تشرح هذه المقالة ما هي درجة الحرارة المطلقة وما هو مقياس درجة الحرارة المطلقة. لذلك ستجد تعريف كلا المصطلحين وما هي مقاييس درجة الحرارة المطلقة والنسبية وكيفية تحويلها.
ما هي درجة الحرارة المطلقة؟
درجة الحرارة المطلقة هي قيمة درجة الحرارة المقاسة بالنسبة إلى الصفر المطلق (0 كلفن أو -273.15 درجة مئوية). بمعنى آخر، تشير درجة الحرارة المطلقة إلى درجة حرارة الجسم أو النظام من خلال أخذ الصفر المطلق كقيمة صفرية للمقياس الحراري.
ولذلك، فإن مقياس درجة الحرارة المطلقة هو مقياس حراري يشير إلى القيمة المقاسة بدرجة حرارة مطلقة. وبعبارة أخرى، فإن الصفر في مقياس درجة الحرارة المطلقة يتوافق مع الصفر المطلق لدرجة الحرارة.
بشكل عام، في الديناميكا الحرارية، يتم استخدام درجة الحرارة المطلقة في الصيغ. يتم استخدام درجات الحرارة النسبية فقط عندما تتطلب الصيغة اختلافًا في درجة الحرارة.
ما هي مقاييس درجة الحرارة المطلقة؟
مقاييس درجة الحرارة المطلقة الرئيسية هي:
- مقياس كلفن : مقياس الحرارة المطلق الذي تساوي وحدته درجة مئوية واحدة. مقياس درجة الحرارة هذا هو الأكثر استخدامًا في العلوم.
- مقياس رانكين : مقياس درجة الحرارة المطلقة الذي تعادل وحدته درجة واحدة فهرنهايت، وهي وحدة درجة الحرارة في النظام الإنجليزي.
من مميزات مقاييس درجة الحرارة المطلقة أن جميع قيمها موجبة، حيث أن صفر المقياس يعادل الصفر المطلق لدرجة الحرارة.
يتم شرح مقياسي درجة الحرارة المطلقة بالتفصيل أدناه.
مقياس كلفن
كلفن ، والتي تسمى تاريخيًا درجة كلفن ، هي وحدة درجة الحرارة في النظام الدولي للوحدات (SI).
وبالتالي فإن مقياس كلفن هو مقياس درجة الحرارة الذي يمثل فيه الصفر المطلق غياب الطاقة، وقيمته 0 كلفن (-273.15 درجة مئوية).
الرمز المستخدم للتعبير عن درجة الحرارة بالكلفن هو الحرف الكبير K، على سبيل المثال 300 K.
في الفيزياء، لا يعتبر الكلفن درجة، وبالتالي فإن الاسم الصحيح لوحدة درجة الحرارة هذه هو كلفن، وليس درجة كلفن . بالإضافة إلى ذلك، على عكس الدرجة المئوية (درجة مئوية) ودرجة فهرنهايت (درجة فهرنهايت)، لا ينبغي كتابتها برمز الدرجة، ولكن ببساطة بالحرف K.
تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن الكلفن هو وحدة درجة الحرارة في النظام الدولي، إلا أنه ليس الوحدة الأكثر استخدامًا للتعبير عن درجات الحرارة. نعم، صحيح أنه في كل من الفيزياء والهندسة يتم إجراء الحسابات بالكلفن، ولكن في الحياة اليومية يتم قياس درجات الحرارة عادةً بالدرجات المئوية أو الفهرنهايت.
وأخيرًا، صيغ التحويل من الكلفن إلى وحدة درجة حرارة أخرى هي كما يلي:
| تحويل وحدات درجة الحرارة | معادلة |
|---|---|
| من مئوية إلى كلفن | ك = درجة مئوية + 273.15 |
| من كلفن إلى مئوية | درجة مئوية = ك – 273.15 |
| من كلفن إلى فهرنهايت | درجة فهرنهايت = 1.8 · (ك – 273.15) + 32 |
| من فهرنهايت إلى كلفن | ك = (درجة فهرنهايت – 32)/1.8 + 273.15 |
| من كلفن إلى رانكين | درجة ص = 1.8 كيلو |
| من رانكين إلى كلفن | ك = درجة ص/1.8 |
مقياس رانكين
مقياس رانكين هو مقياس حراري يعتمد على درجات فهرنهايت، وهي وحدة درجة الحرارة الأنجلوسكسونية. لذا فإن مقياس رانكين يستخدم مقياس فهرنهايت ولكنه يبدأ عند الصفر المطلق، لذا فإن درجة صفر رانكين تعادل الصفر المطلق لدرجة الحرارة.
رمز درجات رانكين هو °R، على الرغم من استخدام °Ra أيضًا في بعض الأحيان.
فيما يلي بعض الأمثلة على درجات الحرارة المميزة المعبر عنها على مقياس رانكين:
- 0 درجة مئوية: درجة حرارة الصفر المطلق، أي ما يعادل 0 كلفن.
- 491.67 درجة مئوية: درجة انصهار الماء تساوي 0 درجة مئوية.
- 558.27 درجة مئوية: درجة حرارة جسم الإنسان الطبيعية، والتي تكون عادة 37 درجة مئوية.
- 671.64 درجة مئوية: درجة غليان الماء، وتساوي 100 درجة مئوية
صيغ التحول من مقياس رانكين إلى مقياس حراري آخر (والعكس) هي كما يلي:
| تحويل وحدات درجة الحرارة | معادلة |
|---|---|
| من رانكين إلى فهرنهايت | درجة فهرنهايت = درجة فهرنهايت – 459.67 |
| من فهرنهايت إلى رانكين | درجة ص = درجة فهرنهايت + 459.67 |
| من رانكين إلى كلفن | ك = درجة ص/1.8 |
| من كلفن إلى رانكين | درجة ص = 1.8 كيلو |
| من رانكين إلى مئوية | درجة مئوية = (درجة ص – 491.67)/1.8 |
| من مئوية إلى رانكين | درجة الحرارة = 1.8·(درجة مئوية + 273.15) |
مقاييس درجة الحرارة المطلقة ودرجات الحرارة النسبية
لقد رأينا للتو معنى مقياس درجة الحرارة المطلقة، ومع ذلك، يمكن أن يكون المقياس الحراري نسبيًا أيضًا. سنرى في هذا القسم كيف يختلف هذين النوعين من مقاييس درجة الحرارة.
الفرق بين مقاييس درجة الحرارة المطلقة ومقاييس درجة الحرارة النسبية هو القيمة التي تتخذها كمرجع. تبدأ مقاييس درجة الحرارة المطلقة من درجة الصفر المطلق، في حين أن مقاييس درجة الحرارة النسبية لها درجة حرارة اختيارية مثل صفر المقياس.
وبالتالي، فإن مقاييس درجة الحرارة النسبية الأكثر استخدامًا هي:
- المقياس المئوي : هذا هو المقياس الحراري الأكثر استخدامًا في الحياة اليومية. ويعتمد على درجتي حرارة انصهار وغليان الماء، والتي تبلغ 0 درجة مئوية و100 درجة مئوية على التوالي.
- مقياس فهرنهايت : مقياس حراري يستخدم في معظم البلدان ذات الأصل الأنجلوسكسوني. الصفر على مقياس فهرنهايت يتوافق مع -17.78 درجة مئوية، وبالمثل، 1.8 درجة فهرنهايت تعادل 1 درجة مئوية.
صيغ التحويل بين مقاييس درجات الحرارة المختلفة هي كما يلي:
| تحويل مقياس درجة الحرارة | معادلة |
|---|---|
| من مئوية إلى كلفن | ك = درجة مئوية + 273.15 |
| من كلفن إلى مئوية | درجة مئوية = ك – 273.15 |
| من مئوية إلى فهرنهايت | درجة فهرنهايت = درجة مئوية · 1.8 + 32 |
| من فهرنهايت إلى مئوية | درجة مئوية = (درجة فهرنهايت – 32)/1.8 |
| من كلفن إلى فهرنهايت | درجة فهرنهايت = 1.8 · (ك – 273.15) + 32 |
| من فهرنهايت إلى كلفن | ك = (درجة فهرنهايت – 32)/1.8 + 273.15 |
| من مئوية إلى رانكين | درجة الحرارة = 1.8·(درجة مئوية + 273.15) |
| من رانكين إلى مئوية | درجة مئوية = (درجة ص – 491.67)/1.8 |
| من فهرنهايت إلى رانكين | درجة ص = درجة فهرنهايت + 459.67 |
| من رانكين إلى فهرنهايت | درجة فهرنهايت = درجة فهرنهايت – 459.67 |
| من كلفن إلى رانكين | درجة ص = 1.8 كيلو |
| رانكين إلى كلفن | ك = درجة ص/1.8 |
| مئوية إلى رانكين | درجة الحرارة = 1.8·(درجة مئوية + 273.15) |
| رانكين إلى مئوية | درجة مئوية = (درجة ص – 491.67)/1.8 |