درجة الحرارة
الحرارة هي أحد المفاهيم الفيزيائية التي صُنفت على أنها شكل من أشكال الطاقة، وتنتج من خلال العديد من الطرق؛ مثل: التفاعلات الكيميائية؛ كالتفاعل النووي والاحتراق، والإشعاع الكهرمغناطيسي كالذي يحصل بالعادة في المواقد، والحركة والاحتكاك، ويُمكن قياس درجة الحرارة من خلال العديد من الأجهزة، وفي هذا المقال سنتحدث عن أجهزة قياس درجة الحرارة، وكيفية قياسها، وطرق انتقالها.
أجهزة قياس درجة الحرارة
رمومتراتُ السائِل ذو الغلاف الزجاجي
تعتبر رمومتراتُ السائِل ذو الغلاف الزجاجي من أشهر أنواع أجهزة قياس الحرارة، ويتم من خلالها قياس درجة الحرارة في داخل الأبنية وخارجها، كما تقاس درجة حرارة الجسم، عدا عن قياس درجة حرارة المطبخ أثناء الطهي، ويصنع بشكلٍ أساسي من الزئبق، كما يُصنع من الكحول، وخصوصاً عند استخدامه في الأماكن منخفضة الحرارة، وأهم ما يُميزه هو وجود تدريج حراري على سطحه الخارجي.
- الترمومترات التشويهية: وهي التي تتغير نتيجة انخفاض أو ارتفاع درجة الحرارة، ويوجد منها نوعان؛ النوع الأول هو ثنائي الفلز وأنبوب بوردون، والنوع الثاني الثنائي الفلز، وهو الأكثر استخداماً، ويتألف بشكلٍ أساسي من فلزيتين متنوعتين؛ مثل: النحاس والحديد، ثم يتم تثبيتها مع بعضها ليكوّنا قضبياً واحداً، وعندما ترتفع درجة الحرارة عن معدلها الطبيعي يتمددا، ولكن معدل تمدد كل واحد يختلف عن الآخر، مما يؤدي إلى انحناء القضيب، ويسبب ذلك تحرك المؤثر من الأسفل إلى الأعلى، وأهم ما يُميزه هو احتواؤه على قلم يسجل تغير درجات الحرارة.
- ترمومترات أنابيب بوردون: وتتكون من أنابيب فلزّية قابلة للانثناء، وتكون معبأة بسوائل؛ مثل: الزيلين، والجليسرول، وعندما ترتفع درجة الحرارة يبدأ السائل بالتمدد، وبالتالي يستقيم الأنبوب حتى يستطيع التكيّف مع زيادة السائل، وأهم ما يُميزه هو احتواؤه على مؤشر يدل على ارتفاع أو انخفاض درجة الحرارة.
- الترمومترات الكهربائية: تحتوي على ترمومترات المقاومة، والمزدوجات الحرارية، وتعتبر المزدوجات الحرارية هي أحد أكثر أنواع أجهزة قياس الحرارة قياساً، وتتكون من فلزين مختلفتين، ويُسميان بالوصلة المرجعية، وفي حال كانت درجة الحرارة ثابتة فإنها تكون صفر مئوية، وأهم ما يُميزه هو احتواؤه على الأسلاك الفلزية التي تقيس درجة الحرارة، والتي تصل في بعض الأحيان إلى 2800درجة مئوية.
- ترمومترات أحادية الاستخدام: وهي الترمومترات التي تستخدم بشكلٍ أساسي لقياس حرارة الإنسان، وتتميز بقلة تكلفتها مقارنةً بالترمومترات الآخرى.
وحدات قياس كمية الحرارة
- كلفن: يعتبر كلفن وحدات قياس كمية الحرارة في جميع المجالات، واعتُمدت من قِبل منظمة القياس العالمية IS.
- السيليوس أو السلم المئوي لدرجة الحرارة: ويستخدم بشكلٍ أساسي في النظام البريطاني للوحدات، ثم انتشر إلى باقي أنحاء العالم.
- فهرنهايت: تُستخدم في النظام الأمريكي للوحدات.
طرق انتقال الحرارة
- انتقال الحرارة عن طريق التوصيل.
- انتقال الحرارة عن طريق الإشعاع مثل: الأشعة فوق البنفسجية، وأشعة الليزر، وتُقاس بالعادة بوحدة الجول.
- انتقال الحرارة عن طريق الحمل ويُقسم إلى قسمين:
- الحمل الطبيعي الذي لا دخل للإنسان به؛ مثل: حمل الحرارة بواسطة الهواء من مكانٍ لآخر.
- الحمل القسري.