تعريف درجة الحرارة
إن درجة الحرارة Temperature هو مقياس شهير يستخدم بهدف قياس درجة السخونة أو البرودة أو حتى الطاقة الحرارية التي تتدفق ضمن جسم معين وباتجاه محدد يكون من الجسم الساخن إلى الجسم البارد.
يجب أن نذكر أن درجة الحرارة تعتبر نظام معين ليس من الضروري أن يساوي الطاقة المختزنة فيه حيث أنه وعلى سبيل المثال تكون درجة حرارة عود الثقاب المشتعل أعلى بكثير من درجة الحرارة الموجودة بجبل جليدي، ولكن تكون الطاقة الحرارية التي يختزنها الجبل الجليدي أعلى بكثير من عود الثقاب.
سنتحدث في هذا المقال عن تعريف درجة الحرارة ومقاييسها المستخدمة وكيفية حسابها.
قياس درجة الحرارة
يتم قياس درجة الحرارة باستخدام أجهزة تعمل على قياس الطاقة الحرارية الموجودة ضمن جزيئات المادة حيث أنه عند ارتفاع الحرارة تتسارع هذه الجزيئات وتكون النتائج زيادة مساحة أو حجم المادة بسبب التمدد.
هناك أجهزة معينة تستخدم في قياس درجات الحرارة بشكل غير مباشر وهي تعرف باسم موازين الحرارة ومن أشهرها نذكر ميزان الحرارة السائل.
إن ميزان الحرارة السائل يكون عبارة عن أنبوب زجاجي شديد الرقة يكون مملوء بكمية قليلة من الزئبق، ويتم الاعتماد فيه على خاصيات التمدد الحراري التي تنتج عن ارتفاع درجات الحرارة.
عندما ترتفع درجة الحرارة يصبح الزئبق ساخن أكثر وبالتالي يتمدد حجمه وهو أمر يتم ترجمته على ميزان الحرارة.
وحدات قياس درجة الحرارة
يتم تقسيم وحدات قياس درجات الحرارة إلى ثلاث وحدات أساسية هي على الشكل التالي:
- الفهرنهايت Fahrenheit: ويرمز لها بالحرف F وتعد درجة حرارة 212 هي درجة غليان الماء أما درجة حرارة 32 فهرنهايت هي درجة تجمده.
إن درجات الحرارة بينهما تقسم إلى 180 درجة وهو أمر تم اكتشافه من قبل العالم غابرييل فهرنهايت الذي قام بغمس الميزان الخاص به ضمن خليط مبرد من الماء المثلج والملح ثم قام بتحديد درجة الحرارة الطبيعية للجسم ودرجة تجمد الماء أيضًا وغليانه.
- السيلسيوس Celsius: ويرمز لها بالرمز C وتعد من المقاييس الشائعة جدًا حيث يطلق عليها اسم مقياس الحرارة المئوي.
إن درجة حرارة الماء عندما تقاس بالسيليسيوس تكون صفر درجة مئوية بينما درجة غليان الماء تكون عند الدرجة 100 مئوية وهو أمر يجعل هذا المقياس سهل الاستخدام جدًا بالاعتماد على تجمد المياه وغليانه كمعيار محدد وثابت للقياس.
اخترع مقياس السليسيوس من قبل العالم السويدي الأصل أندرس سليسيوس ومن الممكن أن يتم تحويل درجة الحرارة من الفهرنهايت إلى السيليسيوس عبر المعادلة التالية:
الدرجة بالسيلسيوس = 5/9 (الدرجة بالفهرنهايت – 32).
- الكلفن Kelvin: ويرمز لها بالرمز K وهي تعد درجة حرارة مقاسة بالاعتماد على أساس الصفر المطلق حيث يمكن أن نقوم بالتحويل من كلفن إلى مئوية عبر إجراء العلاقة التالية:
درجة الحرارة بالكلفن= درجة الحرارة بالسيلسيوس- 273.15.
اكتشف الكلفن من قبل العالم الفيزيائي الشهير وليام طومسون والذي يشتهر بين الناس باسم البارون كلفن.
الفرق بين درجة الحرارة والحرارة
على الرغم من أن ارتباط مفهوم درجة الحرارة والحرارة لكنهما يعتبران مفهومين مختلفين تمامًا حيث يمكن التفريق بينهما
- إن درجة الحرارة هي عبارة عن كمية طاقة داخلية لنظام معين تختزن فيه.
- الحرارة هي الطريقة التي تنتقل فيها الطاقة من نقطة لأخرى أو من جسم لآخر.
هي أيضًا تتعلق برفع أو خفض درجة الحرارة من خلال التفاعل الحاصل بين الأجسام وبين الأنظمة مع بعضها البعض.
انواع ميزان الحرارة
تختلف أنواع موازين الحرارة عن بعضها من حيث مبدأ العمل وطريقة الاستخدام حيث تختلف قراءات درجات الحرارة باختلاف نوعه وسنذكر فيما يلي أشهر أنواع موازين الحرارة.
ميزان الحرارة الالكتروني
إن ميزان الحرارة الإلكتروني أو الرقمي يعتبر من أكثر الموازين شيوعًا ضمن المستشفيات والعيادات ويعتمد في عمله على مستشعرات حرارة حديثة.
يمتلك هذا الميزان ميزات هامة جدًا هي كالتالي:
- يعطي ميزان الحرارة الإلكتروني قراءات دقيقة جدًا خلال دقيقة واحدة أو أقل.
- يعتبر سهل الاستخدام عند الرضع والأطفال.
- يمكن استخدامه في الفم أو الإبط أو الشرج.
ميزان الحرارة الزئبقي
ميزان الحرارة الزئبقي يتم استخدامه في قياس درجة الحرارة من فتحة الشرج أو من الفم وهو يحتوي على 0،61 غرام من الزئبق.
قل استخدام هذا الميزان في الفترة الأخيرة وذلك لما يشكله من خطورة كبيرة في حال تم كسره حيث أنه قد يحدث تسمم بالزئبق.
ميزات هذا الميزان هي:
- يعتبر النوع الأكثر دقة لدى الأطفال الذين تزيد أعمارهم عن الثلاث سنوات.
- يمكن أن يستخدم أيضًا عن طريق الفم أو الإبط أو فتحة الشرج.
ميزان الحرارة الرقمي للاذن
يستخدم ميزان الحرارة الرقمي الخاص بالأذن لقياس درجة الحرارة بالاعتماد على درجة حرارة طبلة الأذن وأيضًا على تقنية الأشعة تحت الحمراء.
يمتلك ميزات مهمة وأهمها هو أنه يعتبر الأسهل والأفضل في الاستخدام وخصوصًا عندما يتعلق الأمر بقياس درجة الحرارة لدى الأطفال.
ميزان حرارة الجبين
ميزان حرارة الجبين يقيس درجة الحرارة في الرأس وتحديدًا من الشريان الصدغي وهو فرع من الشريان السباتي الرئيسي.
يعتمد هذا الميزان في آلية عمله على الأشعة تحت الحمراء وبالنسبة لميزاته فهي:
- يعطي قراءات دقيقة جدًا خلال ثواني قليلة.
- لا يحتاج إلى ملامسة الجلد في الجبين في أغلب أنواعه لذلك يتم استخدامه في الأماكن العامة وفي المطارات.
- يستخدم بسهولة عند الأطفال.
نصائح للحصول على نتائج دقيقة عند قياس درجة الحرارة
هناك مجموعة من النصائح التي يمكن اتباعها بهدف الحصول على نتائج دقيقة جدًا عند القيام بقياس درجات الحرارة ومن أهمها نذكر كل مما يلي:
- قم باستخدام ميزان حرارة بنوعية جيدة جدًا.
- نظف الطرف النهائي لميزان الحرارة بعد أن تقوم بقراءة كل التعليمات المرافقة بهدف الحصول على النتائج الأمثل.
- لا تقم بتحريك لسانك نهائيًا عند قياس درجة الحرارة فمويًا لأن ذلك قد يسبب الحصول على نتائج غير دقيقة.
- تأكد من جفاف الإبط بشكل تام عند قياس درجة الحرارة بوضع الميزان تحت الإبط.
- يجب أن يتم الانتظار لمدة عشرين دقيقة بعد تناول طعام بارد أو ساخن للحصول على قراءة صحيحة.