وحدات قياس درجة الحرارة

هل سبق لك الخلط بين وحدات درجة الحرارة المختلفة؟ هل أنت غير متأكد ما إذا كانت الدرجة المئوية أو الفهرنهايت أفضل لخبز الكيك؟ هل تحتاج إلى مساعدة في فهم كيفية تحويل درجات الحرارة من وحدة إلى أخرى؟ إذا كان الأمر كذلك، فهذه المدونة لك. سنشرح وحدات درجة الحرارة المختلفة ونعلمك كيفية التحويل بينها.

 

1. فهم وحدة SI لدرجة الحرارة

وحدة درجة الحرارة في النظام الدولي للوحدات هي كلفن، وهي واحدة من سبع وحدات أساسية للنظام الدولي للوحدات (SI). تم تقديمه من قبل الفيزيائي وعالم الرياضيات ويليام طومسون، المعروف أيضًا باسم اللورد كلفن. كلفن 

هو كسر 1 / 273.16 من درجة الحرارة الديناميكية الحرارية للنقطة الثلاثية للماء. يتم استخدامه لقياس درجات الحرارة المطلقة وهو بنفس حجم الدرجة المئوية، ولكنه يبدأ من الصفر المطلق (0 كلفن). هذا يجعله مفيدًا لقياس درجات الحرارة خارج نطاق الخبرة البشرية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام كلفن لقياس درجات الحرارة في مجموعة متنوعة من التخصصات العلمية، بما في ذلك الكيمياء والفيزياء.

2. نظرة عامة على مقاييس Celsius و Fahrenheit و Kelvin

درجة الحرارة هي مقياس لمدى سخونة أو برودة شيء ما وهي مفهوم مهم في العلم والحياة اليومية. هناك ثلاثة مقاييس رئيسية لدرجة الحرارة تُستخدم لقياس درجة الحرارة: سلزيوس وفهرنهايت ومقياس كلفن. يوفر كل مقياس من هذه المقاييس وصفًا دقيقًا لدرجة الحرارة وله مزايا وعيوب. في منشور المدونة هذا، سنقدم نظرة عامة على كل مقياس من مقاييس درجات الحرارة الثلاثة ونناقش الاختلافات بينها.

مقياس Celsius هو مقياس درجة الحرارة الأكثر استخدامًا ويعتمد على درجة تجمد الماء التي تبلغ 0 درجة مئوية ونقطة الغليان هي 100 درجة مئوية. يعتمد مقياس فهرنهايت على 32 درجة فهرنهايت كونها نقطة تجمد الماء و 212 درجة فهرنهايت هي نقطة الغليان. يعتمد مقياس كلفن على الصفر المطلق، وهو صفر كلفن، وهو أبرد درجة حرارة ممكنة. يمكن أن تساعدنا معرفة كيفية التحويل بين هذه المقاييس الثلاثة على فهم كيفية ارتباط درجات الحرارة المختلفة وتسهيل قياس درجات الحرارة بدقة.

3. تعرف على ما يتم قياسه باستخدام ميزان الحرارة

مقياس الحرارة هو أداة تستخدم لقياس درجة الحرارة. إنه جهاز يشير إلى درجة الحرارة باستخدام مقياس. المقاييس الثلاثة الأكثر شيوعًا لدرجة الحرارة هي فهرنهايت، وسلسيوس، وكلفن. يتم قياس درجة الحرارة بوضع الترمومتر في البيئة وتسجيل مستوى السائل الأحمر داخل الجهاز. كلما ارتفع مستوى السائل الأحمر، ارتفعت درجة الحرارة. يمكن استخدام قياس درجة الحرارة في العديد من التطبيقات المختلفة، مثل تحديد درجة حرارة مادة غذائية قبل تناولها، أو اختبار جودة المنتج قبل شحنه، أو قياس درجة حرارة المريض الطبي. تعد معرفة كيفية قراءة وتفسير مقياس الحرارة أمرًا ضروريًا للحصول على نتائج دقيقة لقياس درجة الحرارة.

4. كيف يتم قياس درجة الحرارة بالوحدة المترية

في الوحدات المترية، تُقاس درجة الحرارة بالدرجات المئوية (درجة مئوية). يُطلق على المقياس المئوي أيضًا مقياس الدرجة المئوية لأنه مقسم إلى 100 درجة. إنه جزء من النظام المتري، والمعروف باسم النظام الدولي للوحدات (SI). يمكن تحويل درجات الحرارة بالدرجة المئوية إلى مقاييس أخرى، مثل فهرنهايت وكلفن. درجة سلزيوس واحدة هي فترة مقدارها 1 ك، وصفر درجة سلزية هي 273.15 ك. لذلك، عند قياس درجة الحرارة بالوحدات المترية، يحتاج المرء إلى مراعاة معدلات التحويل بين المقاييس المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، من المهم أن تتذكر أن المقياس المئوي يستخدم سلسلة من الأرقام السالبة للإشارة إلى درجات حرارة أقل من درجة الصفر.

5. تعريف درجة الحرارة

الآن بعد أن فهمنا وحدة درجة الحرارة في النظام الدولي للوحدات ومقاييس درجة الحرارة الأخرى، فلنلقِ نظرة على تعريف درجة الحرارة. درجة الحرارة هي كمية فيزيائية تعبر نوعيًا عن تصورات السخونة والبرودة. يمكن قياسه بميزان حرارة ويتم التعبير عنه عادةً بدرجات مئوية أو فهرنهايت أو كلفن. درجة الحرارة هي وسيلة لوصف الدفء والبرودة باستخدام الواصفات الكمية، ويتم تحديدها من خلال كمية الطاقة التي يمتلكها الجسم. يتميز مقياس كلفن بالعديد من المزايا مقارنة بالمقياسين الآخرين ويستخدمه العلماء بشكل شائع.

 

6. مزايا مقياس كلفن

مقياس كلفن هو مقياس درجة حرارة مطلقة، وهذا هو السبب في أنه الخيار المفضل للحسابات والقياسات العلمية. إنه مقياس خطي، مما يعني أن كل درجة زيادة في كلفن هي زيادة في درجة مئوية. هذا يجعل من السهل قياس درجات الحرارة ومقارنتها بدقة. بالإضافة إلى ذلك، يبدأ مقياس كلفن من الصفر المطلق، وهو 0 كلفن (التحويل إلى درجة مئوية، أي -273.15 درجة مئوية). يعطي هذا مؤشراً أوضح لمقدار الطاقة الحرارية أو الطاقة الحركية الموجودة في عينة أو بيئة.

يوفر كلفن قياسات درجة الحرارة الأكثر دقة مقارنة بمقاييس الدرجة المئوية والفهرنهايت. يحتوي على مقياس قياس موحد يسمح بإجراء الحسابات بسهولة ودقة أكبر من المقاييس الأخرى. هذا أمر بالغ الأهمية في العديد من التجارب العلمية، وكذلك التطبيقات الصناعية التي تتطلب درجات حرارة دقيقة. علاوة على ذلك، فإن مقياس كلفن هو مقياس ديناميكي حراري، مما يعني أنه يمكنه قياس درجة الحرارة دون الحاجة إلى أي عوامل خارجية مثل ضغط الهواء أو الرطوبة.

7. مقارنات بين مقاييس درجة الحرارة

يعد قياس درجة الحرارة جزءًا أساسيًا من أي مختبر علمي أو صناعي أو منزلي. من المهم فهم مقاييس درجات الحرارة المختلفة وكيفية استخدامها. في هذا القسم، سوف نلقي نظرة على مقاييس درجات الحرارة المختلفة ونقارنها. سنناقش مقاييس Celsius و Fahrenheit و Kelvin، بالإضافة إلى مقياس رانكين الذي لم يعد مستخدمًا اليوم. سننظر أيضًا في الاختلافات بين كل من هذه المقاييس، ومزايا كل منها، وكيفية قراءة وتفسير موازين الحرارة التي تستخدم كل مقياس.

8. تطبيقات قياس درجة الحرارة

تُستخدم تقنية قياس درجة الحرارة في مجموعة متنوعة من التطبيقات والقطاعات. على سبيل المثال، تُستخدم تقنية قياس درجة الحرارة في إنتاج الأغذية والمشروبات والمختبرات الطبية والعمليات الصناعية. كما أنها تستخدم لمراقبة الظروف البيئية مثل درجة حرارة الهواء ودرجة حرارة التربة ودرجات حرارة المحيطات. تلعب تقنية قياس درجة الحرارة أيضًا دورًا مهمًا في التحكم في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC). علاوة على ذلك، تُستخدم مستشعرات درجة الحرارة في المركبات للتحكم في المحرك والراحة. باختصار، يمكن العثور على تقنية قياس درجة الحرارة في كل مكان من مطابخنا إلى المصانع، ومن المستشفيات إلى المختبرات، ومن أعمق أجزاء المحيط إلى أعلى نقاط الغلاف الجوي.

9. كيف تقرأ وتفسر ميزان الحرارة

بعد النظر إلى وحدات درجة الحرارة المختلفة، يمكننا الآن الانتقال إلى كيفية قراءة وتفسير مقياس الحرارة. قراءة مقياس الحرارة ليس بالأمر الصعب كما يبدو. كل ما عليك فعله هو اتباع الخطوات الواردة أدناه:

بادئ ذي بدء، تحتاج إلى تحديد مقياس درجة الحرارة المستخدم. تستخدم موازين الحرارة المختلفة مقاييس مختلفة. المقاييس الأكثر شيوعًا هي مئوية (درجة مئوية)، فهرنهايت (درجة فهرنهايت)، وكلفن (ك).

بمجرد تحديد مقياس درجة الحرارة، حدد موقع الزيادات في المقياس. في معظم موازين الحرارة، سيتم تمييزها إما بالدرجات أو بأعداد صحيحة.

حدد الآن مستوى الزئبق في مقياس الحرارة واقرأ درجة الحرارة التي يشير إليها. هذه هي درجة الحرارة التي ستسجلها.

أخيرًا، تحقق جيدًا من قراءتك للتأكد من دقتها. إذا كان هناك أي شك، فخذ قراءة ثانية وقارنها بالقراءة الأولى. سيساعدك هذا في الحصول على قراءة دقيقة لدرجة الحرارة.

10. نصائح لقياس درجة الحرارة بدقة

إن الفهم الجيد لوحدات درجة الحرارة المختلفة، ومقاييسها، وكيفية قراءة مقياس الحرارة وتفسيره هي خطوات مهمة في تحقيق قياسات دقيقة لدرجة الحرارة. ولكن هناك نصائح أخرى يمكن أن تساعد في ضمان حصولك على القراءات الأكثر دقة. للحصول على قياس أكثر دقة، قم بعزل المنطقة المحيطة بالمستشعر حراريًا، وتقليل كتلة المستشعر لتقليل فقد الحرارة من خلال المستشعر، ومعايرة المزيد من عبء العمل باستخدام حمام المعايرة، وفحص الأجهزة في الموقع بسهولة باستخدام بئر جاف محمول باليد، واستفد من حدسك مع ميزان حرارة بياني. بالإضافة إلى ذلك، تتوفر الآن معدات قياس درجة الحرارة عالية الدقة على نطاق واسع وبتكاليف معقولة جدًا، ولكن من المهم أن نتذكر أن تكييف الإشارة يمكن أن يتطلب استثمارًا كبيرًا في وقت التصميم لتجنب حدوث أخطاء تقلل من الدقة. أخيرًا، يجب أن يكون نظام مراقبة درجة الحرارة الممتاز قادرًا على توفير معلومات دقيقة من قراءات درجة الحرارة لتحديد الإنذار.