تستخدم المقاييس الحرارية لتمثيل درجة الحرارة في وحدات مختلفة. كل مقياس حراري له نقطتين ثابتتين والتي يتم تعريفها من خلال بعض الخصائص الفيزيائية لبعض المواد التي يمكن ملاحظتها بسهولة عندما يخضع الجسم لنفس الظروف.
مقياس مئوية
المقياس الحراري الأكثر استخدامًا في العالم هو المقياس المئوي. يعتمد هذا المقياس على الماء النقي وله كنقاط ثابتة نقاط الانصهار (0 درجة مئوية) والماء المغلي (100 درجة مئوية)، تحت ظروف الضغط الطبيعي. تم إنشاء مقياس سيليزيوس في عام 1722 بواسطة عالم الفلك السويدي أندرسدرجة مئوية.
نرى أيضا: كيف يتم التبادل الحراري؟
مقياس فهرنهايت
تم اكتشاف مقياس فهرنهايت بواسطة دانيالجبريلفهرنهايت عالم فيزياء ومهندس ألماني عام 1724.
لا تزال بعض البلدان مثل الولايات المتحدة تستخدم مقياس فهرنهايت. تم إنشاء هذا المقياس بحيث كانت درجة حرارة انصهار الماء 32 درجة فهرنهايت وأن كل درجة من هذا المقياس يتوافق مع 1.8 درجة على مقياس سيليزيوس ، وبالتالي فإن درجة حرارة انصهار الماء ، على مقياس فهرنهايت ، هي 212 درجة فهرنهايت.
كلا المقياسين ، درجة مئوية و فهرنهايت تعتبر المقاييس المعتادة ، أي أنها ليست مقاييس ديناميكية حرارية. يجب أن يأخذ المقياس الديناميكي الحراري في الاعتبار حقيقة أن أدنى درجة حرارة له ، وهي القيمة التي عندها ذرات a تم العثور على جزء من المادة بشكل مثالي أثناء الراحة ، يجب أن يكون مساوياً لـ 0 ، على عكس ما يحدث في الميزان استشهد ، أن يعترفالقيمالسلبيات من درجة الحرارة.
الفرق المهم بين مقياس فهرنهايت والمقاييس الأخرى هو أن هذا إنه ليس مقياسًا مئويًا، أي: المسافة بين نقاطك الثابتة ليست 100 درجة ، بل 180 درجة.
مقياس كلفن
المقياس الأول الذي أخذ في الاعتبار عدم استخدام القيم السلبية لـ درجة الحرارة كان مقياس كلفن ، المعتمد حاليًا من قبل النظام الدولي للوحدات. يعزو مقياس كلفن درجة الحرارة إلى التحريض الحراري للذرات ، لذا فإن حده الأدنى هو صفر كلفن ، المعروف باسم الصفر المطلق. لأسباب تاريخية وعملية ، تستمر بعض البلدان في استخدام مقياسي سيليزيوس وفهرنهايت.
تم اقتراح مقياس كلفن في عام 1848 من قبل ويليام طومسون ، الفيزيائي الأيرلندي والمهندس المعروف بلقب اللورد كلفن. على عكس قياسات درجة الحرارة الأخرى ، لا يستخدم مقياس كلفن مصطلحات الدرجات ، حيث إنها وحدة مطلقة لدرجة الحرارة وليست مقياسًا تم إنشاؤه بناءً على بعض المواد.
لاحظ الصورة أدناه ، حيث لدينا ثلاثة موازين حرارة معايرة على مقاييس كلفن ودرجة مئوية وفهرنهايت ، على التوالي ، والتي توضح النقاط الثابتة لكل من المقاييس الثلاثة المذكورة:
موازين الحرارة المُعايرة بمقاييس كلفن ودرجة مئوية وفهرنهايت
تحويل المقاييس الحرارية
من الممكن تحويل قيم درجة الحرارة بين المقاييس الحرارية الثلاثة الأكثر شيوعًا. لهذا نستخدم الهوية التالية:
تحقق من مثال على استخدام الصيغة أعلاه. دعنا نحول درجة الحرارة من 80 درجة فهرنهايت إلى درجة مئوية:
اختلاف درجات الحرارة في المقاييس الحرارية
على عكس الحساب الذي يتم إجراؤه لإجراء تحويل درجة الحرارة بين المقاييس قياس الحرارة ، يمكننا حساب مدى توافق تغير درجة الحرارة على مقياس ما مع مقياس آخر مقياس. لذلك ، يمكننا استخدام المساواة التالية:
وفقًا للهويات الموضحة أعلاه ، فإن اختلاف درجة الحرارة بالدرجات المئوية هو نفسه الاختلاف عانت على مقياس كلفن ، لذلك إذا زادت درجة حرارة الجسم بمقدار 10 درجات مئوية ، زادت درجة حرارته بمقدار 10 آلاف. ومع ذلك ، إذا شهد الجسم زيادة في درجة حرارته بمقدار 10 درجات مئوية أو 10 كلفن ، فستزداد درجة حرارته على مقياس فهرنهايت بمقدار 18 درجة فهرنهايت.
تمارين على المقاييس الحرارية
1) يقيس مقياس الحرارة درجة حرارة تساوي 20 درجة فهرنهايت ، وحدد قيمة درجة الحرارة على مقياس سلزيوس وكلفن.
القرار:
دعنا نستخدم المساواة بين المقاييس الحرارية لحساب درجة حرارة 20 درجة فهرنهايت على المقاييس المطلوبة:
2) حدد درجة الحرارة بحيث تتساوى القيمة بالدرجة المئوية والفهرنهايت.
