درجة الحرارة هي كمية فيزيائية مرتبطة بمتوسط الطاقة الحركية للجسيمات التي تشكل شيئًا أو نظامًا. كلما زادت الطاقة الحركية ، ارتفعت درجة الحرارة. نشير أيضًا إلى درجة الحرارة على أنها تجربتنا الحسية مع أجسادنا والبيئة الخارجية ، على سبيل المثال عندما نلمس الأشياء أو نشعر بالهواء. ومع ذلك ، بناءً على السياق حيث يتم استخدامه ، هناك أنواع مختلفة من وحدات درجة الحرارة.
في هذه المقالة سوف نتحدث عن الأنواع المختلفة لوحدات درجة الحرارة وخصائصها والعديد منها وأهميتها.
موازين ووحدات درجة الحرارة
هناك أنواع مختلفة من المقاييس لقياس درجة الحرارة. الأكثر شيوعًا هي:
- مقياس درجة حرارة مئوية. يُعرف أيضًا باسم "مقياس درجة مئوية" وهو الأكثر استخدامًا. على هذا المقياس ، تساوي نقطة تجمد الماء 0 درجة مئوية (صفر درجة مئوية) ونقطة الغليان 100 درجة مئوية.
- مقياس فهرنهايت. هذا هو المقياس المستخدم في معظم البلدان الناطقة باللغة الإنجليزية. على هذا المقياس ، تبلغ درجة التجمد 32 درجة فهرنهايت (212 درجة فهرنهايت) ودرجة غليان الماء XNUMX درجة فهرنهايت.
- مقياس كلفن. إنها طريقة قياس شائعة الاستخدام في العلم ، ويتم تعيين "الصفر المطلق" كنقطة الصفر ، أي أن الجسم لا ينبعث منه حرارة ، وهو ما يعادل -273,15 درجة مئوية (مئوية).
- مقياس رانكين. إنه قياس شائع الاستخدام لدرجة الحرارة الديناميكية الحرارية في الولايات المتحدة ويتم تعريفه على أنه مقياس درجات فهرنهايت فوق الصفر المطلق ، لذلك لا توجد قيم سالبة أو أقل.
كيف يتم قياس درجة الحرارة؟
- تقاس درجة الحرارة بمقياس درجة الحرارة ، تمثل الوحدات المختلفة درجات الحرارة بمقاييس مختلفة. لهذا ، يتم استخدام جهاز يسمى "ميزان الحرارة" ، وهو من أنواع مختلفة حسب الظاهرة المراد قياسها ، مثل:
- التوسع والانكماش. توجد موازين الحرارة لقياس الغازات (موازين الحرارة ذات الضغط الثابت للغاز) والسوائل (موازين الحرارة الزئبقية) والمواد الصلبة (موازين الحرارة السائلة أو ثنائية المعدن) ، وهي عناصر تتمدد عند درجات حرارة عالية أو تنكمش عند درجات حرارة منخفضة.
- تغيير في المقاومة. تتغير المقاومة حسب درجة الحرارة التي يكتسبونها. للقياس ، يتم استخدام موازين الحرارة المقاومة ، مثل أجهزة الاستشعار (بناءً على مقاومة قادرة على تحويل التغيير الكهربائي إلى تغير في درجة الحرارة) والكهرباء الحرارية (توليد قوة دافعة).
- مقياس حرارة الإشعاع الحراري. يمكن قياس الظواهر الإشعاعية المنبعثة من القطاع الصناعي بأجهزة استشعار درجة الحرارة مثل البيرومترات بالأشعة تحت الحمراء (لقياس درجات حرارة التبريد المنخفضة للغاية) والبيرومتر البصري (لقياس درجات الحرارة المرتفعة في الأفران والمعادن المنصهرة).
- الجهد الكهروحراري. إن الجمع بين معدنين مختلفين يتأثران بدرجات حرارة مختلفة بالنسبة لبعضهما البعض يخلق قوة دافعة كهربائية ، والتي يتم تحويلها إلى جهد كهربائي ويتم قياسها بالفولت.
قياس وحدات درجة الحرارة
عندما نتحدث عن درجة الحرارة ، فإننا نتحدث عن كمية معينة من الحرارة يمتصها الجسم أو يطلقها. من المهم عدم الخلط بين درجة الحرارة والحرارة. الحرارة هي شكل من أشكال الطاقة في النقل. لا يمتلك الجسم أو الجهاز الحرارة أبدًا ، فهو يمتصها أو يتخلى عنها. بدلاً من ذلك ، لديها درجة حرارة مرتبطة بهذا التدفق الحراري.
من وجهة نظر الفيزياء ، تنتج الحرارة المنقولة إلى نظام أو جسم نشاطًا جزيئيًا ، أي إثارة (أو حركة) الجزيئات. عندما نقيس درجة الحرارة ، نقيس الحركة التي ندركها بشكل حسي على أنها حرارة ولكنها في الواقع طاقة حركية.
قياس الحرارة إنه ضروري في العديد من مجالات العلوم والتكنولوجيا والصناعة والطب.. في الصناعة ، على سبيل المثال ، يعد قياس درجة الحرارة أمرًا ضروريًا في عمليات التصنيع ، حيث من الضروري التحكم في درجة حرارة المواد والمنتجات لضمان جودة الإنتاج. يتم أيضًا إجراء قياسات لوحدات درجة الحرارة في حفظ الأغذية والأدوية ، حيث يمكن أن تؤثر على جودة وسلامة المنتجات.
في الطب، إنها أداة مهمة لتشخيص الأمراض وعلاجها. الحمى هي علامة على أن الجسم يقاوم عدوى أو مرضًا آخر. يمكن أن يساعد قياس درجة حرارة الجسم في تحديد ما إذا كان الشخص مصابًا بالحمى وبالتالي يحتاج إلى علاج طبي.
يعد قياس درجة الحرارة أمرًا طبيعيًا جدًا في المجال العلمي والبحثي. في الفيزياء ، تُستخدم درجة الحرارة لقياس الطاقة الحرارية للمواد ، والتي يمكن أن يكون لها آثار على التوصيل الكهربائي واللزوجة والجوانب الأخرى لسلوك المواد. في علم الفلك ، يمكن أن يساعد قياس درجة حرارة الأجرام السماوية العلماء على فهم تكوين وتطور الأجسام في الفضاء بشكل أفضل.
أنواع درجات الحرارة
تنقسم درجة الحرارة إلى:
- درجة حرارة جافة. هي درجة حرارة الهواء دون مراعاة حركته أو نسبة الرطوبة فيه. يقاس بميزان حرارة زئبقي أبيض لمنعه من امتصاص الإشعاع. في الواقع ، إنها درجة الحرارة التي نقيسها بميزان الحرارة الزئبقي.
- درجة حرارة مشعة. يقيس الحرارة المنبعثة من الأجسام ، بما في ذلك الإشعاع الشمسي. لذلك ستختلف درجة الحرارة المشعة حسب ما إذا كنت تقوم بالتصوير في الشمس أو في الظل.
- درجة حرارة رطبة. لقياس درجة الحرارة هذه ، يتم لف كرة الترمومتر بقطن رطب. لذلك ، إذا كانت الرطوبة البيئية مرتفعة ، فستكون درجات الحرارة الجافة والرطبة هي نفسها ، ولكن كلما انخفضت الرطوبة النسبية بين البيئة والمصباح ، انخفضت درجة الحرارة الرطبة.
العوامل التي تغير درجة الحرارة
ارتفاع
الارتفاع هو أحد العوامل التي تغير درجة الحرارة. الانحراف المعياري هو أن درجة الحرارة تنخفض 6,5 درجة مئوية لكل كيلومتر ، أي 1 درجة مئوية لكل 154 مترًا.. ويرجع ذلك إلى انخفاض الضغط الجوي مع الارتفاع ، مما يعني انخفاض تركيز جزيئات الهواء التي تحبس الحرارة. ومع ذلك ، من المهم ملاحظة أن هذا التغير في درجة الحرارة يعتمد أيضًا على عوامل أخرى مثل ضوء الشمس والرياح والرطوبة.
لاتيتود
كلما ارتفع خط العرض ، انخفضت درجة الحرارة. خط العرض هو المسافة الزاوية من نقطة على سطح الأرض إلى درجة 0 موازية (خط الاستواء). نظرًا لأنها مسافة زاوية ، يتم قياسها بالدرجات.
كلما زاد خط العرض ، كلما زادت المسافة إلى خط الاستواء ، انخفضت درجة الحرارة. هذا لأنه عند خط الاستواء ، يستقبل سطح الأرض أشعة الشمس بشكل عمودي ، بينما في القطبين (خطوط العرض القصوى) ، تصل الأشعة بشكل عرضي ، لفترة زمنية أقصر. لهذا السبب ، بالقرب من خط الاستواء ، ترتفع درجة حرارة المناخ بينما يتراكم الجليد عند القطبين.
القارة
عامل آخر يؤثر على درجة الحرارة هو المسافة إلى المحيط ، والمعروفة باسم القارة. يكون الهواء الأقرب إلى المحيط أكثر رطوبة ، لذلك يمكنه الحفاظ على درجة حرارة ثابتة لفترة أطول. على العكس من ذلك ، يكون الهواء البعيد عن المحيط أكثر جفافاً ، وبالتالي يكون الفرق في درجات الحرارة بين النهار والليل أو الضوء والظل أكبر. لذلك ، يمكن أن تتراوح درجات الحرارة في المناطق الصحراوية بمقدار عشرين درجة أو أكثر.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن وحدات درجة الحرارة واستخداماتها.