Bychahidvipnews29 يناير، 2021
ما هو مقياس درجة الحرارة من الأسئلة الهامة التي يطرحها الكثير من الأشخاص؛ وذلك لتواجد العديد من الوحدات التي تستخدم في عملية قياس درجات الحرارة، ولكل منها استخدام معين يختلف عن الآخر، ومن خلال السطور التالية سنستعرض لكم نبذه عن أجهزة قياس درجات الحرارة.
درجة الحرارة
درجة الحرارة هي أحد المؤشرات الهامة لقيـاس كمية الطاقة الحرارية التي يتم تخزينها بداخل الجسم، كما إنها مؤشر على مدى حركية ذراته، ويمكن رياضياً إيجاد معادلة تصل بين الطاقة الحركية لجزئيات أو ذريات جسم ما ودرجـة حرارته، حيث تتواجد العديد من الوحدات التي تساعد في قيـاس درجـة الحرارة والتي يتم استخدمها على مستوى العالم.
شاهد أيضاً: درجة الحرارة التي يصل عندها الهواء الى حالة الاشباع
ما هو مقياس درجة الحرارة
تتواجد العديد من الوحدات التي يتم استخدامها في قياس درجة الحرارة وهي:
الكلفن: وحدة القياس المعتمدة من قبل المنظومة العالمية SI، حيث يعد المقياس الأكثر استعمالاً في الميادين العلمية، ويتم استخدامه لحساب نسب من درجة الحرارة.
السيليزية C: هو المقياس الرئيسي المعتمد في الحياة العامة بمختلف دول العالم، والذي يساعد في قيـاس درجـة الحرارة بالنسبة المئوية.
الفهرنهايت: وهو مقياس الحرارة المعتمد في الولايات المتحدة الأمريكية.
درجة الحرارة المطلقة وهي الكلفن.
شاهد أيضاً: لماذا تتغير درجة حرارة الهواء اثناء النهار
طرق التحويل بين درجات الحرارة
إن عملية التحويل بين درجات الحرارة من العمليات الهامة، ويمكن القيام بها من خلال اتباع الخطوات التالية:
التحويل من كلفن إلى مئوية
تعد العلاقة ما بين الكلفن والمئوية ثابتة، حيث يكفي فقط إضافة عدد معين للدرجة المئوية، كي يتم الحصول على الكلفن، ومن ثم يطرح العدد الثابت نفسه والمعين من الكلفن من أجل الحصول على الدرجة المئوية، ويتم التطبيق على المثال التالي:
الكلفن=الدرجة المئوية 280.
الدرجة المئوية=الكلفن-280.
التحويل من فهرنهايت إلى مئوية
إن عملية التحويل من فهرنهايت إلى درجة مئوية أصعب من التحويل إلى الكلفن، حيث إنها تعتمد على عملية الطرح والقسمة على الأعداد الكسرية، فيجب الاستعانة بآلة حاسبة من أجل حساب العملية، ويكون الحساب كالتالي:
الدرجة المئوية=(الفهرنهايت-32)÷1.8.
الفهرنهايت=(المئوية×1.8) 32.
هنا نصل بكم لنهاية مقال ما هو مقيـاس درجـة الحرارة، حيث استعرضنا لكم من خلاله جميع المعلومات حول قيـاس درجات الحـرارة والأجهزة التي يتم استخدامها في القيام بالعملية.
مثال لتحويل وحدة درجة حرارة العمل
يوضح هذا المثال المشكلة الأسلوب لتحويل Fahrenheit إلى Kelvin. فهرنهايت وكلفن هما مقياسان هامان لدرجات الحرارة . يستخدم مقياس فهرنهايت بشكل رئيسي في الولايات المتحدة ، بينما يستخدم مقياس كلفن في جميع أنحاء العالم. وبغض النظر عن الأسئلة المتعلقة بالواجبات المنزلية ، فإن الأوقات الأكثر شيوعًا التي قد تحتاجها للتحويل بين كلفن وفهرنهايت ستعمل مع الأجهزة باستخدام المقاييس المختلفة أو عند محاولة توصيل قيمة فهرنهايت في صيغة تعتمد على كلفن.
نقطة الصفر في مقياس كلفن هي صفر مطلق ، وهي النقطة التي لا يمكن عندها إزالة أي حرارة إضافية. نقطة الصفر في مقياس فهرنهايت هي أدنى درجة حرارة يمكن أن يحققها دانيال فهرنهايت في مختبره (باستخدام خليط من الثلج والملح والماء). ونظرًا لأن نقطة الصفر في مقياس فهرنهايت وحجم الشهادتين هما أمران عشوائيان إلى حد ما ، فإن التحويل من Kevin إلى Fahrenheit يتطلب القليل من الرياضيات. بالنسبة للعديد من الناس ، من الأسهل أولاً تحويل فهرنهايت إلى درجة مئوية ثم إلى درجة مئوية إلى كلفن لأن هذه الصيغ غالباً ما يتم حفظها. إليك مثال على ذلك:
فهرنهايت لتحويل كلفن مشكلة
الشخص السليم لديه درجة حرارة الجسم 98.6 درجة فهرنهايت. ما هي درجة الحرارة هذه في كلفن؟
حل:
أولاً ، قم بتحويل فهرنهايت إلى درجة مئوية . الصيغة لتحويل فهرنهايت إلى درجة مئوية
T C = 5/9 (T F – 32)
حيث T C هي درجة الحرارة في درجة مئوية و T F هي درجة الحرارة في فهرنهايت.
T C = 5/9 (98.6 – 32)
T C = 5/9 (66.6)
T C = 37 درجة مئوية
بعد ذلك ، قم بتحويل ° C إلى K:
الصيغة لتحويل درجة مئوية إلى K هي:
T K = T C + 273
أو
T K = T C + 273.15
تعتمد الصيغة التي تستخدمها على عدد الشخصيات المهمة التي تعمل معها في مشكلة التحويل. من الأكثر دقة أن نقول أن الفرق بين كيلفن وسيليس هو 273.15 ، ولكن في معظم الأوقات ، فقط باستخدام 273 هو جيد بما فيه الكفاية.
T K = 37 + 273
T K = 310 K
إجابة:
درجة الحرارة في كيلفن للشخص السليم هي 310 ك.
فهرنهايت لتحويل كلفن صيغة
بالطبع ، هناك صيغة يمكنك استخدامها للتحويل مباشرة من Fahrenheit إلى Kelvin:
K = 5/9 (° F – 32) + 273
حيث K درجة الحرارة في Kelvin و F هي درجة الحرارة في درجة فهرنهايت.
إذا قمت بتوصيل درجة حرارة الجسم في فهرنهايت ، يمكنك حل التحويل إلى كلفن مباشرة:
K = 5/9 (98.6 – 32) + 273
K = 5/9 (66.6) + 273
K = 37 + 273
ك = 310
النسخة الأخرى من صيغة تحويل فهرنهايت إلى كيلفن هي:
K = (° F – 32) ÷ 1.8 + 273.15
هنا ، التقسيم (فهرنهايت – 32) بمقدار 1.8 هو نفسه كما لو كنت ضربه في 5/9. يجب عليك استخدام أي صيغة تجعلك أكثر راحة ، لأنها تعطي نفس النتيجة.
لا يوجد شهادة في مقياس كلفن
عندما تقوم بتحويل أو الإبلاغ عن درجة حرارة في مقياس كلفن ، من المهم أن تتذكر أن هذا المقياس لا يحمل درجة علمية. يمكنك استخدام درجات في مئوية وفهرنهايت. السبب في عدم وجود درجة في كلفن هو أنه مقياس درجة حرارة مطلقة.
درجة الحرارة المطلقة الكلفن
درجة حرارة مطلقة
من ويكيبيديا
درجة الحرارة المطلقة هي درجة الحرارة المقاسة على أساس الصفر المطلق ، ووحدتها كلفن. والعلاقة بين الصفر المطلق والصفر المئوي أن الصفر المطلق 273.15 يعادل درجة تحت الصفر المئوي . مثلاً، إذا كانت درجة حرارة الغرفة 20 درجة مئوية، تكون بالكلفن = 20 + 273 = 293 كلفن.
في الفيزياء والكيمياء يعتبر الصفر المطلق ثابتاً طبيعياً، وهو أقل درجة حرارة على الإطلاق. ومن المستحيل الوصول إليها تماماً، لأن القانون الثالث للديناميكا الحرارية ينص على عدم إمكانية الوصول إلى الصفر المطلق ، وذلك بسبب التناسب الطردي بين الحجم والحرارة. ونتيجة لهذه العلاقة الطردية، فإذا بلغ جسم ما درجة الصفر المطلق فسوف يكون حجمه صفر. وإضافة إلى ذلك فإن الوصول إلى درجة الصفر المطلق يستلزم شغلاً هائلاً جداً . لأن التبريد يحتاج إلى طاقة، أنظر إلى الثلاجة مثلا فهي تعمل بالطاقة الكهربية، وكلما رغبنا في درجة حرارة أقل، مثلا من -3 درجة مئوية إلى -11 أو -18 درجة مئوية فإن الثلاجة تستهلك طاقة أكبر، ويزداد هذا الشغل زيادة متزايدة الكبر كلما اقتربنا من “الصفر المطلق”.
تبلغ درجة حرارة الكون في الفراغ الخارجي 2.7 درجة كلفن. كما أجريت تجارب للتبريد وصلت إلى نحو 001و0 درجة كلفن.
مقدمة
الحركات الانتقالية في الجسيمات المكوّنة للمواد (مثل الجزيئات والذرات) هي التي تمنحها الحرارة. في هذه الصورة، يظهر حجم ذرات الهيليوم بالنسبة للفراغ بينها تحت ضغط 1950 درجة أتموسفير.طريقة الحركة الانتقالية للجسيمات في المواد الصلبة.
.gif){kind=link}
تنشأ الحرارة من الاهتزاز العشوائي للجسيمات التحت مجهرية المكوّنة للمادة (مثل الجزيئات والذرات). تُشكّل هذه الحركات طاقة حركية في المادة. وعلى وجه الخصوص أكثر، درجة الحرارة المطلقة لأي مقدار من المادة هي قياس متوسط الطاقة الحركية لنوع محدد من الحركة التذبذبية والاهتزازية للجسيمات المكوّنة للمادة، وتسمى “الحركات الانتقالية”. الحركات الانتقالية أمر عادي، فجسم كامل يتحرك في فضاء ثلاثي البعد تتحرك الجسيمات فيه وتتبادل الطاقة في اصطدامات. الصورة على اليمين تظهر الحركة الانتقالية في الغازات، وتحتها صورة أخرى تظهر الحركة الانتقالية في المواد الصلبة. نقطة الصفر في درجة الحرارة المطلقة (الصفر المطلق) هي درجة الحرارة التي تكون عندها الجسيمات المشكلة للمادة قريبة[ملاحظة 1] لدرجة أنها تتوقف تماماً عن الحركة، حيث تبقى الطاقة الحركية هي 0 عند درجة الصفر المطلق.
في كل مكان في العالم يقوم العلماء بالقياس بواسطة وحدات “Si” (نظام الوحدات الدولي)، وفي نظام الوحدات هذا تقاس درجة الحرارة المطلقة بوحدة “الكلفن” ورمزها هو “ك” (K). لكن بالرغم من ذلك، ففي الولايات المتحدة يستخدم “مقياس رانكين” لقياس درجة الحرارة المطلقة في العديد من مجالات الهندسة.
تم باتفاق دولي تعريف مقياس الكلفن بنقطتين: الصفر المطلق والنقطة الثلاثية للماء. الصفر المطلق هو أخفق حرارة في الطبيعة، وهو يُمثل درجة 0 ك أو 273.16ْ- مئوية. أما النقطة الثلاثية للماء فهي درجة 273.16 ك أو 0.01ْ مئوية. يُحقق هذا التعريف ثلاثة أشياء:
1. يُثبّت مقدار وحدة الكلفن بأنها جزء من 273.16 بالضبط من النقطة الثلاثية للماء.
2. يُحدد مقدار درجة الكلفن بأنه مساوٍ تماما للدرجة المئوية الواحدة (من حيث زيادة الحرارة بزيادة كل درجة).
3. يُحدد الفرق بين نقطة الصفر في كل من المقياسين، حيث تبلغ درجة الصفر المئوي 273.16 بالضبط على مقياس الكلفن.
جدول درجة الحرارة المطلقة
| درجة الحرارة | أقصى طول موجي[1] of لفوتونات جسم أسود | ||
|---|---|---|---|
| الكلفن | درجة مئوية | ||
| الصفر المطلق (تماما حسب التعريف) | 0 ك | −273.15 °م | لا نهائي[2] |
| أبرد درجة حرارة مُقاسة[3] | 450 pK | −273.149,999,999,55 °م | 6,400 كم |
| ملليكلفن واحد (تماماً حسب التعريف) | 0.001 ك | −273.149 °م | 2.897,77 م (الراديو, إذاعة إف إم)[4] |
| النقطة الثلاثية للماء (تماماً حسب التعريف) | 273.16 ك | 0.01 °م | 10,608.3 ن.م (أ.ت.ح ذات الأطوال الموجية العالية) |
| نقطة غليان الماء[A] | 373.1339 ك | 99.9839 °م | 7,766.03 ن.م (أ.ت.ح متوسطة الطول الموجي) |
| مصباح كهربائي متوهج[B] | 2500 ك | ≈2,200 °م | 1,160 ن.م (أ.ت.ح قريبة)[C] |
| السطح المرئي للشمس[D][5] | 5,778 ك | 5,505 °م | 501.5 ن.م (ضوء أخضر-أزرق) |
| صاعقة البرق l[E] | 28 kK | 28,000 °م | 100 ن.م (الضوء الفوق بنفسجي البعيد) |
| نواة الشمس[E] | 16 MK | 16 مليون °م | 0.18 ن.م (الأشعة السينية) |
| سلاح نووي حراري (أقصى حرارة)[E][6] | 350 MK | 350 مليون °م | 8.3×10−3 ن.م (أشعة غاما) |
| نواةنجم عالي الكتلة في أيامه الأخيرة[E][7] | 3 GK | 3 مليار °م | 1×10−3 ن.م (أشعة غاما) |
| اندماج نظام نجم نيوتروني ثنائي[E][8] | 350 GK | 350 مليار °م | 8×10−6 ن.م (أشعة غاما) |
| مصادم أيوني ثقيل نسبيا [E][9] | 1 TK | 1 ترليون °م | 3×10−6 ن.م (أشعة غاما) |
| اصطدام سيرن لبروتونات مع نوى[E][10] | 10 TK | 10 ترليون °م | 3×10−7 ن.م (أشعة غاما) |
| الكون بعد 5.391×10−44 s من الانفجار العظيم[E] | 1.417×1032 K | 1.417×1032 °م | طول بلانك (تردد بلانك)[11] |
كلفن
من ويكيبيديا، الموسوعة الحرةاذهب إلى التنقلاذهب إلى البحث
| كلفنالصُّورةمعلومات عامةالنوعوحدة دولية أساسية[1] — وحدة حرارة — وحدة متماسكة حسب نظام الوحدات الدولي — UCUM base unit (en) تستخدم لقياسدرجة الحرارة المطلقة[1][2] — درجة حرارة لونية سميت باسملورد كلفن رمز الوحدةK (بالإنجليزية)[3][1][2]К (بالروسية)K (بالسويدية)[1] رمز يونيكودK تحويلات الوحدةإلى النظام الدولي1 كلفن تعديل – تعديل مصدري – تعديل ويكي بيانات |
كلفن (بالإنجليزية: Kelvin) من وحدات القياس المعتمدة في النظام الدولي للوحدات لقياس درجة الحرارة ويرمز له بالرمز (K). سميت بهذا الاسم نسبة إلى الفيزيائي والمهندس البريطاني اللورد كلفن.
نادراً ما تستخدم وحدة الكلفن في الحياة العامة، ولكنها ذات أهمية خاصة في المجالات العلمية المختلفة. يُستخدم الكلفن في القياسات العلمية لأنه مقياس لدرجة نشاط الجزيئات في المادة، أي أنه عند درجة 0 كلفن (الصفر المطلق) تتوقف حركة الجزيئات تماماً.
تاريخ[عدل]
1848
كتب لورد كلفن ورقة عن الحرارة المُطلقة أو البرد المطلق (الصفر المطلق)، واستخدم فيها وحدة جديدة تكون درجة الصفر فيها هي درجة الحرارة التي تتوقف عندها حركة الجزيئات. وقد حسب الصفر المُطلق وتوصل إلى أنه يساوي على المقياس المئوي 273ْ-.[4] ويُعرف هذا المقياس المُطلق اليوم بـ”مقياس كلفن الديناميكي الحراري”.
1954
القرار الثالث في “المؤتمر العام العاشر للأوزان والمقاييس” أعطى مقياس الكلفن تعريفه الحديث بتعيين حرارة النقطة الثلاثية للمياه (درجة 0 مئوية) كالنقطة التعريفية الثانية لمقياس الكفلن، وتم تحديد حرارتها بـ273.16 كلفن بالضبط (ومن ثم فإن الصفر المُطلق هو درجة 273.16- مئوية).[5]
1968/1967
القرار الثالث في “المؤتمر العام الثالث عاشر للأوزان والمقاييس” أطلق تسمية “كلفن” على هذا المقياس الديناميكي الحراري، ورمزه هو “ك” (K)، وإلى الدرجة المطلقة بـ”كْ” (Kْ).[6] وكان القرار الرابع: “الكلفن، وحدة الحرارة، تساوي 1/273.16 من حرارة النقطة الثلاثية للماء”.[7]
الكلفن ومقاييس الحرارة الأخرى[عدل]
درجة الكلفن الواحدة تساوي درجة مئوية واحدة، أي أنه لا فرق في مقدار كل درجة بين مقياس الكلفن والمقياس المئوي، بل الفرق هو فقط درجة الصفر في كل من المقياسين. ودرجة الصفر في مقياس الكلفن تساوي على المقياس المئوي °273.15- بالضبط.
وترتبط وحدة الكلفن مع وحدات الحرارة الأخرى حسب العلاقات التالية:
- درجة كلفن = الدرجة المئوية + 273.15
أي
K = °C + 273,15
- درجة كلفن = (الدرجة الفهرنهايتية + 459.67)/1.8
أي K = (°F + 459,67) / 1,8
وهذا جدول يُبيّن كيفية تحويل مقاييس الحرارة الأخرى من وإلى الكلفن:
| المقياس | من الحرارة | إلى الحرارة |
|---|---|---|
| المئوي | [°C] = [K] − 273.15 | [K] = [°C] + 273.15 |
| الفهرنهايتي | [°F] = [K] × 9⁄5 − 459.67 | [K] = ([°F] + 459.67) × 5⁄9 |
| الرانكايني | [°R] = [K] × 9⁄5 | [K] = [°R] × 5⁄9 |
الاستخدام
الحرارة اللونية
- كثيرا ما يُستخدم الكلفن في قياس الحرارة اللونية لمصادر الضوء. درجة الحرارة اللونية تعتمد على مبدأ أن الجسم الأسود المُشع يبتعث ضوءاً يعتمد لونه على حرارة الجسم المُشع. الأجسام السوداء التي تملك حرارة تحت حوالي 4000ك تبدو محمرّة، في حين أن التي تملك حرارة فوق حوالي 7500ك تبدو مزرقّة. الحرارة اللونية هامة في مجالات مثل التصوير الفوتوغرافي، فمثلاً درجة حرارة لونية قريبة من 5600ك تتطلب مستحلبات أفلام مثل التي تستخدم لضوء النهار. في الفلك، تصنيف أنواع النجوم في التصنيف النجمي وتصنيف هرتزشبرونج-راسل يعتمد على حرارتها السطحية. حيث أن هذه التصنيفات تعتمد على طيف النجوم والذي يعتمد حرارتها السطحية. وباستخدام هذه التصانيف، بالإمكان معرفة الحرارة السطحية والضياء ومتوسط الكتلة والقطر بواسطة أطياف النجوم.
الصفر المطلق
- الصفر المطلق (0 كلفن) هو أخفض درجة حرارة في الطبيعة وتتوقف عندها حركة الجزيئات. لا يُمكن عملياً الوصول إلى درجة الصفر المطلق، ولكن يمكن فقط الاقتراب منها.
ـــــــــــــــــــــــــ
كلفن, درجة الحرارة
اكتب عدد كلفن الذي تريد تحويله في مربع النص، لعرض النتائج في الجدول.
كلفن (K) مئوية (C) فهرنهايت (F) ريومر (R) رانكين كلفن (K) مئوية (C) فهرنهايت (F) ريومر (R) رانكين 0 أعشار 1 أعشار 2 أعشار 3 أعشار 4 أعشار 5 أعشار 6 أعشار 7 أعشار 8 أعشار 9 أعشار 10 أعشار 1 K مساوي ل – 457,87 F
1
– 272,15
– 457,87
– 217,72
1,8