قانون تحويل درجات الحرارة

جدول درجات الحرارة

تعرَف درجة الحرارة أنّها المؤشر الذي يبين كمية الطاقة الحرارية المختزنة في الجسم، كما تدلّ على مدى حركة ذراته، وجزيئاته، إذ إنّ هناك علاقةً رياضيةً تربط بين الطاقة الحركية لهذه الجزيئات، ودرجة حرارة الجسم، ولدرجة الحرارة الكثير من وحدات القياس التي تستخدم لتحديد مدى سخونة الجسم أو برودته، وتعتبر درجة الحرارة من أهمّ العوامل التي تحدّد الاتجاه الذي تنتقل فيه الحرارة بين الأجسام المختلفة.

وحدات قياس درجة الحرارة:

الكلفن:

هي وحدة القياس المعتمدة في النظام الدوليّ، وتحمل الرمز (K)، أطلق عليها اسمها هذا تكريماً لمكتشفها الفيزيائي البريطاني (اللورد كلفن)، ويشيع استخدام مقياس الكلفن لتوضيح علاقة حجم الغاز بدرجة حرارته المطلقة، وعلاقة ضغط وحجم الغاز مع درجة الحرارة الكلفنية، فعند ارتفاع درجة الحرارة درجة كلفن واحدة، يزداد حجم الغاز بما يعادل (1\273) من حجمه الأصلي، وكذلك الحال بالنسبة لضغطه.

لا يشيع استخدام وحدة الكفلن في الحياة اليومية، إلّا أنّها ذات أهميةٍ كبيرةٍ في المجالات العلمية المختلفة، إذ تستخدم في القياسات العلمية المتنوعة، كقياس درجة نشاط جزيئات المادة، حيث إنّ حركتها تتوقف عند درجة صفر كلفن، كما أنّها تستخدم بكثرة في علم الفلك.

الصفر المطلق:

يطلق مصطلح الصفر المطلق على أقلّ درجة حرارةٍ موجودةٍ في الطبيعة، ومن الناحية العلمية لا يمكن الوصول إلى درجة الصفر المطلق، وإنّما يكون هناك اقترابٌ منها، بينما نظرياً يمكن القول أنّه عند الوصول إلى الصفر المطلق يكون حجم الجسم مساوياً للصفر، وذلك لأنّ علاقة الحجم مع درجة الحرارة طردية، وإذا ما وصلت المواد إلى هذه الدرجة فإنّ خصائصها، وسلوكها سيتشابهان، ولن يكون هناك أيّ اختلافٍ بينها.

النظام المئوي (السيلسيوس):

من أشهر وحدات القياس المستخدمة عالمياً، ويرمز لها عادةً بالرمز (C)، وكان يطلق عليها قديماً اسم المئويّة، إلّا أنّ اسمها تغيّر عام ألف وتسمئة وثمانية وأربعين، وذلك نسبة للعالم الفلكي (أندرس سلسيوس)، إذ كان هو أول من اقترح أن تتطابق درجة الصفر مع درجة تجمد الماء، وأن تكون المئة هي درجة غليانه. تستعمل وحدة السيلسيوس بشكلٍ يوميّ في الكثير من دول العالم، ويكثر استخدامها في بعض المجالات العلمية، بالإضافة إلى مجالات التنبؤات الجوية بعد أن كانت وسائل الإعلام تستعمل وحدة السنتيغريد في النشرات الجوية.

الفهرنهايت:

سميت بهذا الاسم نسبة لمنشئها الأول عالم الفيزياء الألماني (دانيال غابرييل فهرنهايت)، وذلك في العام ألف وسبعمئة وأربعة وعشرين، ويرمز لها بالرمز (F)، وتعتبر الولايات المتحدة الأمريكية من أكثر دول العالم استخداماً لوحدة القياس هذه.

تحويل درجة الحرارة من فهرنهايت إلى كلفن

هناك طريقتان للتحويل من فهرنهايت إلى كلفن :

الطريقة الأولى:

• أول طريقة منهما عبارة عن عملية حسابية بسيطة تقوم بالتحويل بشكل مباشر ، و تلك الصيغة التي تُستخدم في التحويل هي ك = (د° ف + 459.67) × (5÷9) ، حيث “ك” اختصار الكلفن و “ف” اختصار الفهرنهايت و “د” اختصار درجة الحرارة المراد تحويلها .
• ثم يتم إضافة 459.67 إلى درجة الحرارة الأصلية ، الصفر المطلق على مقياس الفهرنهايت يساوي -459.67 ف ، و هو ما يساوي 0 ك ، و لأن مقياس الكلفن لا يحتوي على أرقام سلبية ، و لذلك يمكن إضافة 459.67 إلى أي رقم فهرنهايت عندما تريد التحويل إلى الكلفن ، و في النهاية يتم ضرب الناتج × (5÷9) لتحصل على الحرارة بالكلفن .

الطريقة الثانية:

الطريقة الثانية هي التحويل من فهرنهايت إلى درجة مئوية ثم إلى كلفن و يتم ذلك من خلال ؛ حساب درجة الحرارة بالدرجة المئوية أولًا ، الصيغة الأولى ك = (د° ف – 32) × (5÷9) + 273.15 ، و الصيغة الثانية ك = (د° ف – 32) + 1.8 + 273.15 ، و النتيجة ستكون واحدة في كلا الصيغتين ، و بعد ذلك يتم طرح 32 من درجة الحرارة الأصلية ، و بعد ذلك يتم ضرب حاصل الطرح × (5÷9) في الصيغة الأولى ، و قسمة ناتج الطرح على 1.8 في الصيغة الثانية .

تحويل درجة الحرارة من فهرنهايت إلى رانكن

مقياس رانكين سُميت على اسم الفيزيائي وليم رانكين وهو مقياس لقياس الحرارة المطلقة ، ويمكن تحويل الفهرنهايت إلى رانكن من المعادلة التالية :

T(°R) = T(°F) + 459.67

تحويل درجة الحرارة من C إلى K

التحويل من كلفن إلى سيلسيوس (والعكس):

هناك علاقةٌ ثابتةٌ بين هاتين الوحدتين، فبمجرد إضافة عددٍ ثابتٍ على الدرجة المئوية يتمّ الحصول على الكلفن، وعند طرح ذات العدد من الكلفن يتمّ الحصول على المئوية، وهذا العدد هو مئتان وثلاثة وسبعون، ويمكن توضح ذلك رياضياً كالآتي:

• درجة كلفن = الدرجة المئوية + 273.
• درجة مئوية = الدرجة الكلفنية – 273.

طريقة تحويل درجة الحرارة من فهرنهايت الى مئوي في الفورد

عند التحويل بين وحدة السيلسيوس ووحدة الفهرنهايت نستخدم أحد القانونين الآتيين:

• درجة الحرارة بالسلسيوس= ( درجة الحرارة بالفهرنهايت – 32) / 1.8
• درجة الحرارة بالفهرنهايت = درجة الحرارة بالسيلسيوس × 1.8 + 32

حول درجات الحرارة من مقياس كلفن إلى مقياس سلسيوس 115

مثال على تحويل الحرارة:

حول درجات الحرارة 115 كلفن من مقياس إلى مقياس سلسيوس.

الحل:

• أولاً درجة الحرارة بالكلفن = درجة الحرارة المئوية + 273
• ثانياً نقوم بكتابة القانون على النحو التالي: درجة الحرارة السلسيوس = درجة الكلفن – 273
• ثالثاً نقوم بالتعويض عن القيم
• رابعاً تكون النتيجة : 115 – 273 = 158 درجة مئوية.