تتعدد وحدات قياس درجات الحرارة بشكل كبير فهناك الدرجة السليزية التي تشتهر باسم الدرجة المئوية والدرجة الكلفنية ودرجة الفهرنهايت، وفي بعض الأحوال يعاني البعض صعوبة في تحويل درجات الحرارة لأنه يلزم استخدام معادلات حسابية ثابتة من أجل تحويل درجات الحرارة. يعود تعدد واختلاف وحدات القياس إلى وجود عدد من العلماء اخترعوا تلك الوحدات، ولكل واحد منهم رؤيا محددة حاول التعبير عنها وإفادة الناس بها، وأصبحت جميع الوحدات مستخدمة عَالَمِيًّا حتى وقتنا الحالي.
وحدات قياس درجة الحرارة
تستخدم وحدات قياس درجات الحرارة من أجل الإشارة إلى كمية الطاقة الحرارية الموجود داخل جسم ما، وتستخدم الوحدات في كثير من أجهزة مقياس درجة الحرارة المختلفة، وتجد على هذه الأجهزة معيار يدل على الوحدة القياسية المستخدمة به من أجل تنبيه المستخدم، أشهر الوحدات المستخدمة:
الفهرنهايت Fahrenheit
وحدة قياس يشاع استخدامها الآن في الولايات المتحدة الأمريكية ودولة ليبيريا ولعلك رأيتها عند استخدام مقياس الحرارة بتقنية الأشعة تحت الحمراء للصغار والكبار
، ولقد تم اقتراحه في عام 1724 م، ويعرف بنقطتين ثابتتين هما درجة تجمد الماء النقي ونقطة غليانه عند مستوى سطح البحر والضغط القياسي، ويرمز له بالرمز ف.
مقياس الفهرنهايت (ف)
يعد أول مقياس حرارة استخدم في نطاق واسع بعد المقياس الكحولي، وشاع استخدامه في تحديد درجات الحرارة لجميع الأغراض المناخية والصناعية والطبية في كافة الدول المتحدثة بالإنجليزية، بداية من وقت اختراعه حتى أواخر ستينيات القرن العشرين، وما زال يستخدم الآن في بعض الدول عند توقع الطقس وداخل محطات الأرصاد الجوية والطهي، والسبب وراء استخدامه في تلك الدول حتى اليوم هو شيوع استخدام النظام المتري بها.
مخترع مقياس الفهرنهايت
سميت درجة الحرارة الفهرنهايتية بهذا الاسم نسبة إلى مخترعها دانيال غابرييل فهرنهايت أحد العلماء الفيزيائيين، ولد في بولندا من أصول ألمانية انتقل فيما بعد إلى هولندا وعمره 15 عامًا، وأصبح من أشهر العلماء في قياس درجة الحرارة الدقيق، وهو صاحب اختراع مقياس الزئبق والفهرنهايت.
اعتمد دانيال عند تحديد نقاط ثابتة لدرجة الحرارة في مقياس الفهرنهايت على درجة حرارة محلول الماء المثلج والملح باعتبارها نقطة التبريد، وعلى درجة حرارة الإنسان الطبيعية باعتبارها النقطة العالية، وقسم المسافة بين النقطتين إلى 96 درجة، ثم حول الدرجات فيما بعد إلى نقاط تجمد وغليان، حتى ثبت على درجة تجمد 32 درجة فهرنهايتية، ودرجة غليان 212 فهرنهايتية.
الكلفن Kelvin
إحدى وحدات قياس درجة الحرارة استخدامه غير شائع، ويرمز إليه بالرمز (K) ويتم استخدامها عند التعبير عن درجات الحرارة الخاصة بالألوان وكذلك لقياس درجة حرارة الضوضاء، وفي عام 2019م أعيد تعريف الكلفن عبر استخدام ثابت بولتزمان بديلًا لنقطة ثلاثية معيار فيينا حيث أصبحت قيمة مقاسه ويست القيمة المحددة
يعد الوحدة القياسية الوحيدة المشتقة من نظام الوحدات الدولي، ويشتق منه عددًاًّ آخر من الوحدات منها:
- ديسي كلفن.
- مللي كلفن.
- ميكرو كلفن.
- نانو كلفن.
مقياس الكلفن (ك)
أحد مقاييس درجة الحرارة وأساس اختراعه هو نقطتا تجمد وغليان الماء وتفصل بينهما حوالي 100 درجة ، وتبلغ درجة تجمد الماء به 273.16 كلفن بينما درجة الغليان هي 373.16 كلفن.
يخلو من الدرجات السالبة وأقل درجة فيه هي درجة الصفر الكلفنية، ويشاع استخدامه في التطبيقات العلمية بالإضافة إنه ملائم للغاية لتسجيل درجات حرارة الهيليوم السائل والنيتروجين السائل.
مخترع مقياس كلفن
هو اللورد ويليام طومسون كيلفن إسكتلندي الأصل عاش في إيرلندا الشمالية، وهو واحد من الفيزيائيين الذين أسسوا الفيزياء الحديثة، وعمل مع هيو بلاكبيرن أحد أساتذة الرياضيات المعروفين، واخترع التلغراف الكهربائي، وحاز على لقب فارس من قبل الملكة فيكتوريا في عام 1866م.
السيليزيوس Celsius
يرمز له بالرمز م أو C والدرجة الواحة منه تمثل واحدًا على المائة بين درجتي غليان وتجمد الماء تحت مقياس الضغط القياسي، وكان يعرف باسم سنتجراد أو مئوية وتم تغيير الإسم في عام 1948م إلى سيلسيوس، ووفقًا للاتفاقية الدولية حدد العلماء وحدة الدرجة السيليزية.
كانت هي الوحدة الوحيدة في النظام الدولي التي يتكون اسمها بالكامل من أحرف إنجليزية كبيرة، وهناك أسلوب متبع في كتابتها فتكتب الأرقام وبعدها الرمز مع الدرجة فوقه.
مقياس سيلزيوس أو مئوي
يستخدم ميزان درجة الحرارة المئوي بشكل شائع أكثر من مقياس فهرنهايت، وقسم إلى 100 جزء متساو من نقطة تجمد الماء حتى نقطة الغليان، ويعرف كل جزء منها بالدرجة المئوية، وقد نال استحسان عدد كبير من الشعوب وما زالوا يستخدمنه حتى الآن.
مخترع مقياس سيلزيوس
اخترعه أندرس سيليزيوس في مدينة أوبسالا في دولة السويد، وهو أحد علماء الرياضيات والفلك والفيزياء. وعمل في جامعة أوبسالا بداية من عام 1730 إلى عام 1744 الذي توفي فيه.
أسس مرصد أندرس أوبسالا الفلكي بالإضافة إلى أنه اقترح مقياس درجة حرارة المئوية. وكان يسجل نقطة الغليان عند درجة الصفر السيليزي ودرجة الغليان عند درجة المائة السيلزية. وبعد وفاة أندرس عكس العالم كارل لينيوس المقياس بالصورة الموجود عليها الآن.
تحديد القيمة الصحيحة للصفر المطلق
الصفر المطلق هو درجة الحرارة المنعدم عندها الضغط أي أقل درجة حرارة يمكن الوصول إليها في المادة. لأن جزيئات المادة تمتلك حينها أقل طاقة يمكن امتلاكها. وتوصل العلماء إلى أقل درجة حرارة يمكن الوصول إليها وهي 273.15 درجة سيلزية تحت الصفر. معتمدون على التطارد بين درجة حرارة الغاز وضغطه ويطابق مقياس كلفن مقياس الحرارة المطلق، لأن الرقم صفر عليه مساويًاًّ للصفر المطلق ولا يستخدم مصطلح درجة مئوية هنا.
صيغ تحويل درجات الحرارة
هناك أكثر من صيغة ومعادلات حسابية تستطيع استخدامها عند تحويل درجات الحرارة. وهي سهلة للغاية فلا داعي للقلق بشأنها التحويلات بعد اليوم. وهيا بنا نتعلم كيف نحول وحدات قياس درجات الحرارة بين بعضها البعض. فيما يلي:
معادلة التحويل بين الدرجة الكلفنية و السيليزية
المعادلة المستخدمة هنا ثابتة لأنك لن تحتاج إلا زيادة رقم ثابت على الدرجة السيليزية (المئوية) لتصبح درجة حرارية كلفينية. وفي حالة العكس يطرح الرقم، فقط استخدم المعادلتين التاليتين:
- الدرجة الكلفنية = الدرجة السيليزية + 273.
- الدرجة السيليزية = الدرجة الكلفنية - 273.
التحويل بين الدرجة الفهرنهايتية والدرجة السيليزية
تتسم تلك المعادلة بالصعوبة عن السابقة لأنها تحتاج إلى استخدام عمليات حسابية أكثر. بالإضافة إلى استخدام أعداد كسرية، وربما قد تحتاج إلى آلة حاسبة إن كنت ممن يكرهون الحساب، وهي:
- الدرجة السيليزية = ( درجة الفهرنهايت -32) ÷ 1.8.
- الدرجة الفهرنهايتية = (الدرجة السيليزية× 1.8) + 32.
صيغة تحويل الدرجة الفهرنهايتية والدرجة الكلفنية
تعد هي أكثر صيغ تحويل درجات الحرارة صعوبة بسبب كبر الأعداد الكسرية واستخدام عمليتي القسمة والضرب كثيرًا، وهي:
- الدرجة الكلفنية = (الدرجة الفهرنهايتية + 459.4) ÷ 1.8.
- الدرجة الفهرنهايتية = 1.8× الدرجة الكلفنية) - 459.4.
أسئلة شائعة
ما وحدة قياس درجة الحرارة المستخدمة في الدول العربية؟
هي وحدة السيلزيوس أو المئوية
ما الفرق بين الحرارة ودرجة الحرارة؟
الحرارة واحدة من صور الطاقة المنتقلة ووحدة قياسها الجول، أما درجة الحرارة هي طاقة الحركة الناجمة عن تحرك الجزيئات بسبب حدوث تغير في حرارة الجسم.
ما هو الصفر المطلق على مقياس فهرنهايت؟
قيمة الصفر المطلق على مقياس فهرنهايت تبلغ 459.67- درجة فهرنهايتية.