فيزياء — قياس درجة الحرارة — أنواع الترمومترات والتحويل بين التدريجات — تمارين — العلوم الفيزيائية — السنة الأولى متوسط — المنهاج الجزائري

قياس درجة الحرارة: أنواع الترمومترات والتحويل بين التدريجات

درجة الحرارة هي مقياس سخونة أو برودة الجسم. في هذا الدرس، نتعرف على أنواع الترمومترات (موازين الحرارة) وكيفية التحويل بين تدريجات الحرارة المختلفة.

أولا: مفهوم درجة الحرارة

درجة الحرارة هي كمية فيزيائية تعبر عن متوسط الطاقة الحركية لجزيئات المادة. كلما زادت الطاقة الحركية للجزيئات، ارتفعت درجة الحرارة. نقيس درجة الحرارة باستخدام جهاز يسمى الترمومتر أو مقياس الحرارة.

ثانيا: أنواع الترمومترات

1. الترمومتر الزئبقي: يعتمد على تمدد الزئبق بارتفاع درجة الحرارة. يستخدم لقياس درجات الحرارة العادية. يتكون من أنبوب زجاجي دقيق يحتوي على الزئبق.

2. الترمومتر الكحولي: يستخدم الكحول الملون بدلا من الزئبق (لأن الزئبق سام). مناسب للمناطق الباردة لأن الكحول يتجمد في درجة حرارة أقل من الزئبق.

3. الترمومتر الرقمي: يعمل بالبطارية ويعطي قراءة رقمية دقيقة. سريع وآمن، يستخدم في قياس حرارة الجسم.

4. الترمومتر الطبي: يستخدم لقياس درجة حرارة الإنسان، وله تدريج من 35°C إلى 42°C.

ثالثا: تدريجات الحرارة

التدريج المئوي (سيلزيوس) °C: يستخدم في معظم دول العالم. درجة تجمد الماء 0°C ودرجة غليانه 100°C.

التدريج الفهرنهايتي °F: يستخدم في الولايات المتحدة. درجة تجمد الماء 32°F ودرجة غليانه 212°F.

التدريج الكلفني K: يستخدم في العلوم. أقل درجة حرارة هي 0K (الصفر المطلق).

رابعا: التحويل بين التدريجات

من سيلزيوس إلى فهرنهايت: °F = (°C × 9/5) + 32

من فهرنهايت إلى سيلزيوس: °C = (°F – 32) × 5/9

من سيلزيوس إلى كلفن: K = °C + 273.15

من كلفن إلى سيلزيوس: °C = K – 273.15

أمثلة تطبيقية

مثال 1: حول 100°C إلى فهرنهايت.
الحل: °F = (100 × 9/5) + 32 = 180 + 32 = 212°F (درجة غليان الماء).

مثال 2: حول 68°F إلى سيلزيوس.
الحل: °C = (68 – 32) × 5/9 = 36 × 5/9 = 20°C.

مثال 3: حول 25°C إلى كلفن.
الحل: K = 25 + 273.15 = 298.15K.

تمارين للتمرن

1. حول 37°C (حرارة الجسم الطبيعية) إلى فهرنهايت.
2. حول 50°F إلى سيلزيوس.
3. حول 0°C إلى كلفن.
4. درجة حرارة 300K كم تساوي بسيلزيوس؟
5. إذا كانت درجة الحرارة 86°F، فما هي بالسيلزيوس؟

الحلول

1. °F = (37 × 9/5) + 32 = 66.6 + 32 = 98.6°F.

2. °C = (50 – 32) × 5/9 = 18 × 5/9 = 10°C.

3. K = 0 + 273.15 = 273.15K.

4. °C = 300 – 273.15 = 26.85°C.

5. °C = (86 – 32) × 5/9 = 54 × 5/9 = 30°C.

خلاصة

قياس درجة الحرارة مهم في الحياة اليومية وفي العلوم. الترمومترات أنواع مختلفة تناسب استخدامات متنوعة. إتقان التحويل بين التدريجات الحرارية ضروري لفهم الظواهر الفيزيائية.