حياة

تعريف درجة الحرارة في العلوم

تعريف درجة الحرارة في العلوم

تعتبر درجة الحرارة مقياسًا موضوعيًا لمدى ارتفاع درجة حرارة أو ارتفاع درجة حرارة الجسم. يمكن قياسه باستخدام مقياس حرارة أو مسعر. إنها وسيلة لتحديد الطاقة الداخلية الموجودة في نظام معين.

نظرًا لأن البشر يفهمون بسهولة مقدار الحرارة والبرودة داخل منطقة ما ، فمن المفهوم أن درجة الحرارة هي سمة من سمات الواقع لدينا فهم سهل إلى حد ما. ضع في اعتبارك أن الكثير منا له تفاعلنا الأول مع مقياس الحرارة في سياق الطب ، عندما يستخدم الطبيب (أو والدنا) أحدهما لتمييز درجة حرارتنا ، كجزء من تشخيص المرض. في الواقع ، تعتبر درجة الحرارة مفهوما حاسما في مجموعة واسعة من التخصصات العلمية ، وليس فقط الطب.

الحرارة مقابل درجة الحرارة

تختلف درجة الحرارة عن الحرارة ، على الرغم من أن المفهومين مرتبطان. درجة الحرارة هي مقياس للطاقة الداخلية للنظام ، في حين أن الحرارة هي مقياس لكيفية نقل الطاقة من نظام (أو جسم) إلى نظام آخر ، أو كيفية رفع أو خفض درجات الحرارة في نظام ما عن طريق التفاعل مع نظام آخر. يتم وصف ذلك تقريبًا بواسطة النظرية الحركية ، على الأقل بالنسبة للغازات والسوائل. تشرح النظرية الحركية أنه كلما زادت كمية الحرارة التي يتم امتصاصها في المادة ، زادت سرعة ذرات هذه المادة في التحرك ، وكلما تحركت الذرات بشكل أسرع ، زادت درجة الحرارة. عندما تبدأ الذرات في إبطاء حركتها ، تصبح المادة أكثر برودة. الأمور تزداد تعقيدًا بالنسبة للمواد الصلبة ، بالطبع ، ولكن هذه هي الفكرة الأساسية.

ميزان الحرارة

توجد عدة مقاييس لدرجة الحرارة. في الولايات المتحدة ، يتم استخدام درجة حرارة فهرنهايت بشكل شائع ، على الرغم من أن النظام الدولي للوحدات (SI unit) مئوية (أو مئوية) يستخدم في معظم أنحاء العالم. يستخدم مقياس كلفن غالبًا في الفيزياء ويتم ضبطه بحيث تكون درجة 0 كلفن مساوية للصفر المطلق ، وهو ، من الناحية النظرية ، أبرد درجة حرارة ممكنة وعند هذه النقطة تتوقف كل الحركة الحركية.

قياس درجة الحرارة

يقيس مقياس الحرارة التقليدي درجة الحرارة عن طريق احتواء سائل يمتد بمعدل معروف حيث يصبح أكثر سخونة وينقبض عندما يصبح أكثر برودة. مع تغير درجة الحرارة ، يتحرك السائل الموجود داخل الأنبوب الموجود بمقياس على الجهاز. كما هو الحال مع الكثير من العلوم الحديثة ، يمكننا أن ننظر إلى الوراء للأصول القديمة للأفكار حول كيفية قياس درجة الحرارة إلى القدماء.

في القرن الأول الميلادي ، كتب الفيلسوف والرياضيات الإغريقي هيرو (أو مالك الحزين) للإسكندرية (10-70 م) في كتابه "علم النيوماتيك" عن العلاقة بين درجة الحرارة وتوسع الهواء. بعد اختراع جوتنبرج برس ، تم نشر كتاب هيرو في أوروبا في عام 1575 ، وتوافره على نطاق أوسع يلهم في إنشاء أول مقاييس حرارة طوال القرن التالي.

ابتكار ميزان الحرارة

كان عالم الفلك الإيطالي غاليليو (1564-1642) أحد أوائل العلماء الذين سجلوا بالفعل استخدامهم لجهاز يقيس درجة الحرارة ، على الرغم من أنه من غير الواضح ما إذا كان قد بنى بالفعل بنفسه أم حصل على الفكرة من شخص آخر. استخدم جهازًا يسمى المنظار الحراري لقياس كمية الحرارة والبرودة ، على الأقل في وقت مبكر من عام 1603.

على مدار القرن السادس عشر ، حاول العديد من العلماء إنشاء موازين حرارة تقيس درجة الحرارة عن طريق تغيير الضغط داخل جهاز قياس موجود. بنى الطبيب الإنجليزي روبرت فلود (1574-1637) منظارًا حراريًا في عام 1638 يحتوي على مقياس حرارة مدمج في الهيكل المادي للجهاز ، مما أدى إلى أول مقياس حرارة.

من دون أي نظام مركزي للقياس ، طور كل من هؤلاء العلماء مقاييس القياس الخاصة بهم ، ولم يكتشف أي منهم حقيقة حتى قام الفيزيائي الألماني الألماني البولندي والمخترع دانييل غابرييل فهرنهايت (1686-1736) ببنائه في أوائل القرن الثامن عشر. قام ببناء مقياس حرارة مع الكحول في عام 1709 ، لكنه كان بالفعل مقياس الحرارة المعتمد على الزئبق عام 1714 والذي أصبح المعيار الذهبي لقياس درجة الحرارة.

حرره آن ماري هيلمنستين ، دكتوراه