المقدمة:
كم درجة الحرارة اليوم ؟ للإجابة بهذا السؤال بدقة يلزمك ترمومتر-أي ميزان حرارة لقياس ذلك. جميع الترمومترات مدرجة بمقاييس تستخدم نقطتين ثابتتين هما: درجة حرارة انصهار الجليد، ودرجة حرارة غليان الماء على ضغط جوي عياري. هنالك ثلاثة مقاييس مهمة لدرجة الحرارة هي: مقياس سليسيوس ومقياس فرنهيت والمقياس المطلق أو مقياس كلفن. فدرت انصهار الجليد على مقياس سليسيوس هي صفر5س، ودرجة غليان الماء 5100س . على مقياس فرنهيت درجة انصهار الجليد هي 532ف ودرجة غليان الماء 5212 ف. آثا بمقياس كلفن فيبدأ من أدنى درجة حرارة ممكنة نظرياً، وهي درجة الصفر المطلق؛ والدرجة فيه مساوية فيه قدراً للدرجة في مقياس سلسيوس.
العرض :
الحرارة , درجة الحرارة
درجة الحرارة هي قياس لمدى لسرعة تحرك جزيئات الجسم, أما الحرارة فهي طاقة الجسم المكتسبة, فدرجة حرارة الثلج تتكون من أقل من درجة حرارة ماء يغلي, ودرجة حرارة ماء دافي تكون وسطا بين الدرجتين. عندما تتغير درجة الحرارة فإن خواصاً كثيرة للمادة تتغير, فمثلا؛ حجم الأجسام يتغير, والمقاومة الكهربائية للمواد تتغير, ولزوجة السوائل تتغير. وهذه التغيرات التي تحدث للمواد يمكن الاعتماد عليها في قياس درجة الحرارة, ووحدة درجة الحرارة وحدة أساسية يجب أن تُعرَف كما عرفنا المتر والجرام والثانية وغيرها من الوحدات الأساسية
وقد شاع في العالم مقياسان لقياس درجة الحرارة, وهما التدريج المئوي, والتدريج الفهرنهايتي, ولو أن العالم الآن في طريقة للاستغناء عن التدريج الأخير. فالتدريج الأول يعتبر درجة الحرارة التي يتجمد فيها الماء عند ضغط جوي واحد على أنها الصفر (c50), ودرجة الحرارة التي يغلي فيها الماء عند ضغط جوي واحد على أنها(c5100), بينما في التدريج الفهرنهايتي تكون هاتان الدرجتان (c532) و (c5212) على التوالي.
ولكن وحدة درجة الحرارة في النظام العالمي للوحدات هي الكلفن ( Kelvin )، ويرمز لها بالرمز ( K ), وقد وضع هذا التدريج على أساس أنه توجد درجة حرارة دنيا مطلقة، سُميت بالصفر المطلق, وهي أدنى درجة حرارة يمكنى الوصول إليها، وتساوي (c 5 -273.15) ؛ بمعنى أنه لا يمكن أن توجد درجة حرارة أقل من الصفر المطلق.
وقد عرفت درجة الحرارة المطلقة (absolute temperature), على أنها درجة الحرارة المئوية مضافاً إليها (c 5 273.15).
انتقال الحرارة
انتقال الحرارة بالتوصيل
إذا عرضنا طرف قضيب فلزي للهب بنزن فترة من الزمن, في حين نمسك بيدنا الطرف الآخر فإننا نلاحظ ان درجة حرارة الطرف غير المعرض للهب تبدأ بالارتفاع شيئا فشيئا، مع أنه غير متعرض للهب مباشرة، وهذه الظاهرة تسمى (ظاهرة التوصيل الحراري).
وتفسيرها ان جزيئيات الطرف الساخن والتي تهتز أصلاً, والتي تتحرك حركة توافقية بسيطة، تزداد سرعتها عند التسخين، وبالتالي يزداد اتساع اهتزازاتها, نظراً لأنها اكتسبت طاقة. ونظرا لاصطدامها مع الجزيئات المجاورة, فإنها تنقل لها الطاقة شيئا فشيئا مع استمرار التسخين, وبالتالي تنتقل الحرارة عبر المادة من طرف إلى طرف آخر.
والمعروف عن الفلزات قاطبة انها جيدة التوصيل للكهرباء، وكذلك جيدة التوصيل للحرارة، اما توصيلها الجيد للكهرباء، فهو بسبب وجود إلكترونات حرة فيها؛ اما توصيلها الجيد للحرارة, فيعود إلى الجزيئات والى الإلكترونات الحرة معا.
وقد مر معنا ان الجسم الذي درجة حرارته أعلى يفقد حرارة، وأن الجسم الذي درجة حرارته اقل يكسب حرارة عند حدوث اتصال بين الجسمين ء أي أن اتجاه سريان الحرارة هو داثما من النقطة التي درجة حرارتها أعلى إلى النقطة التي درجة حرارتها أقل. ولكن معدل سريان الحرارة عبر المواد يختلف باختلاف نوع المادة، وقد ذكرنا ان الفلزات جيدة التوصيل، ولكن لو أخذنا مواد أخرى كالخشب والزجاج والفخار، فإننا نجدها ردئية التوصيل للحرارة
انتقال الحرارة بالحمل
إذا وضعنا إناء به ماء على لهب مصدر حراري, فإن قعر الإناء يسخن, وبالتالي يسخن الماء الملامس له, فيتمدد وتقل كثافته, وبذلك يرتفع إلى أعلى ويحل محله ماء بارد يهبط من المناطق العليا إلى أسفل, فيسخن هذا الماء, ويرتفع ايضا إلى أعلى وهكذا.
ومن خلال حركة جزيثات الماء التي ترتفع إلى أعلى, يتم نقل الحرارة من المناطق السفلى للإناء إلى المناطق العليا له.
وتسمى الطريقة التي تنتقل الحرارة بها هنا (الحمل )؛ وهي كما نلاحظ تقتضي أن تغادر الجزيئات الساخنة أماكنها ناقلة معها الحرارة إلى الجزيئات الباردة. وهي تختلف عن انتقال الحرارة بطريقة التوصيل؛ إذ أن الجزيئات في الطريقة السابقة (التوصيل) لا تغادر أماكنها.
انتقال الحرارة بالإشعاع:
لا بد أنك جلست يومأ أمام مدفأة, وأنك شعرت بالدفء والسؤال الذي يتبادر للذهن هو كيف وصلتك حرارة المدفأة ؟
إن حرارة المدفأة لا يمكن أن تكون قد وصلتك بالتوصيل ء إذ أنك لا تلمس المدفأة, كما أنها لا تكون قل وصلتك بالحمل, إذ أنك والمدفأة على مستوى أفقي واحد. إن الطاقة الحرارية وصلتك بطريقة أخرى تسمى, الإشعاع.
والتعبير الذي استعملناه (الإشعاع ) يدل على فقد مستمر للطاقة من سطح الجسم, وهو يحاث من كافة الأجسام على الإطلاق.
وهذه الطاقة تسمى الطاقة المشعة, أو الإشعاعية. ويفقدها الجسم أو يشعها بسرعة الضوء وإذا سقطت على جسم غير شفاف, فإنه سيمتصها, ويحولها إلى حرارة.
ومقدار الطاقة التي يشعها سطح معين من وحدة المساحة خلال وحدة الزمن, تعتمد على طبيعة السطح, وعلى درجة حرارته.
فإذا كانت درجة حرارة السطح منخفضة, فإن معدل إشعاع الطاقة يكون متدنيا؛ وكلما ارتفعت درجة الحرارة زادت كمية الحرارة التي يفقدها الجسم بالإشعاع.
ولكن التناسب ليس خطيأ بين الطاقة المفقودة بالإشعاع, وبين درجة الحرارة؛ إذ أن الطاقة تتناسب مع درجة الحرارة المطلقة مرفوعة للقوة. أما طبيعة الإثمعاع, فحتى درجة حرارة 300 س, فإن الإشعاع يكون على شكل موجه تحت حمراء في معظمه, ولكن إذا ارتفعت درجة حرارة الجسم أكثر فأكثر يبدأ بإشعاع موجات أخرى مرئية….
.gif "sez12"){kind=icon}
