نظرة عامة على مقاييس درجة الحرارة
درجة الحرارة هي مقياس لمتوسط الطاقة الحركية للجزيئات في مادة ما. هناك عدة مقاييس لدرجة الحرارة تُستخدم حول العالم، حيث تعد مقياس سيليزية وفهرنهايت الأكثر شيوعاً في الاستخدام اليومي، بينما يُعتبر مقياس كلفن هو المعيار في السياقات العلمية.
مقياس فهرنهايت
مقياس فهرنهايت هو مقياس حراري ديناميكي طوره العالم الألماني دانيال غابرييل فهرنهايت في عام 1724. في هذا المقياس:
- نقطة تجمد الماء هي 32 درجة فهرنهايت (°F)
- نقطة غليان الماء هي 212 درجة فهرنهايت (عند الضغط الجوي القياسي)
- وهذا يخلق فجوة مقدارها 180 درجة بين هاتين النقطتين
- يُحدد الصفر المطلق كـ -459.67 درجة فهرنهايت
- اختلاف درجة حرارة مقدارها 1 درجة فهرنهايت يعادل اختلاف درجة حرارة مقدارها 0.556 درجة مئوية
مقياس سيليزية
مقياس سيليزية، والمعروف سابقاً باسم مقياس المئة الدرجات، طوره العالم السويدي أندرس سيليزية في عام 1742. في هذا المقياس:
- نقطة تجمد الماء هي 0 درجة مئوية (°C)
- نقطة غليان الماء هي 100 درجة مئوية (عند الضغط الجوي القياسي)
- وهذا يخلق فجوة مقدارها 100 درجة بين هاتين النقطتين
- يُحدد الصفر المطلق كـ -273.15 درجة مئوية
- مقياس سيليزية جزء من النظام المتري ويُستخدم من قبل معظم دول العالم
مقياس كلفن
مقياس كلفن هو الوحدة الأساسية لدرجة الحرارة في النظام الدولي للوحدات (SI). إنه مقياس حراري ديناميكي مطلق:
- الصفر المطلق هو 0 كلفن (K)
- نقطة تجمد الماء هي 273.15 K
- نقطة غليان الماء هي 373.15 K
- لا يُستخدم رمز الدرجة مع كلفن
مقياس رانكين
مقياس رانكين يُستخدم بشكل أقل شيوعاً ولكنه مقياس حرارة مطلق مبني على مقياس فهرنهايت:
- الصفر المطلق هو 0 رانكين (°R)
- نقطة تجمد الماء هي 491.67 °R
- نقطة غليان الماء هي 671.67 °R
صيغ تحويل درجة الحرارة
تحويل فهرنهايت إلى سيليزية
سيليزية = (فهرنهايت - 32) × 5/9
أو
سيليزية = (فهرنهايت - 32) / 1.8
تحويل سيليزية إلى فهرنهايت
فهرنهايت = (سيليزية × 9/5) + 32
أو
فهرنهايت = (سيليزية × 1.8) + 32
تحويل سيليزية إلى كلفن
كلفن = سيليزية + 273.15
تحويل كلفن إلى سيليزية
سيليزية = كلفن - 273.15
تحويل فهرنهايت إلى كلفن
كلفن = (فهرنهايت - 32) × 5/9 + 273.15
تحويل كلفن إلى فهرنهايت
فهرنهايت = (كلفن - 273.15) × 9/5 + 32
أمثلة مفصلة للحسابات
حساب تحويل 32 فهرنهايت إلى سيليزية
سيليزية = (فهرنهايت - 32) / 1.8
سيليزية = (32 - 32) / 1.8
سيليزية = 0 / 1.8
سيليزية = 0
حساب تحويل 100 سيليزية إلى فهرنهايت
فهرنهايت = (سيليزية × 1.8) + 32
فهرنهايت = (100 × 1.8) + 32
فهرنهايت = 180 + 32
فهرنهايت = 212
حساب تحويل 0 سيليزية إلى كلفن
كلفن = سيليزية + 273.15
كلفن = 0 + 273.15
كلفن = 273.15
طرق التقريب السريعة
تحويل °F إلى °C بسيط وسريع
تحويل فهرنهايت إلى سيليزية صعب للقيام به في الذهن، ولكن التحويل التقريبي من °F إلى °C سهل فعلاً - فقط اطرح 30 من قيمة فهرنهايت ثم اقسمها على اثنين. يجب أن يكون هذا دقيقاً بشكل معقول لدرجات حرارة الطقس.
على سبيل المثال:
- 70°F ≈ (70 - 30) / 2 = 40 / 2 = 20°C (القيمة الفعلية هي 21.1°C)
تحويل °C إلى °F بسيط وسريع
لتحويل سيليزية إلى فهرنهايت تقريبياً، اضرب قيمة سيليزية في اثنين وأضف 30.
على سبيل المثال:
- 20°C ≈ (20 × 2) + 30 = 40 + 30 = 70°F (القيمة الفعلية هي 68°F)
تعريف فهرنهايت وسيليزية
فهرنهايت وسيليزية هما مقياسا درجة الحرارة الأكثر شيوعاً في جميع أنحاء العالم.
طور مقياس فهرنهايت العالم الفيزيائي الألماني دانيال غابرييل فهرنهايت في أوائل القرن الثامن عشر، ويُستخدم على نطاق واسع في الولايات المتحدة الأمريكية، وبدرجة أقل في بعض البلدان الأخرى مثل المملكة المتحدة وأيرلندا. تم تعيين نقطة تجمد الماء عند 32 درجة ونقطة غليان الماء عند 212 درجة.
مقياس سيليزية، والمعروف أيضاً باسم سنتيغراد في بعض الأماكن، يُستخدم في معظم أنحاء العالم لقياس درجة الحرارة. أنشأه العالم الفلكي السويدي أندرس سيليزية في منتصف القرن الثامن عشر، حيث تم تحديد نقطة تجمد الماء كـ 0 درجة مئوية بينما نقطة غليان الماء هي 100 درجة مئوية.
يُقبل مقياس سيليزية بشكل عام أكثر من مقياس فهرنهايت على المستوى العالمي. رغم ذلك، لا يزال مقياس فهرنهايت يُستخدم بشكل شائع لتقارير الطقس والطبخ والمراجع اليومية في الولايات المتحدة الأمريكية.
لماذا يعتبر تحويل فهرنهايت إلى سيليزية صعباً؟
يمكن أن يكون التحويل بين فهرنهايت وسيليزية صعباً لأن كل مقياس حرارة له نقاط بداية مختلفة وفترات زمنية مختلفة بين كل درجة.
في مقياس فهرنهايت، نقطة تجمد الماء عند 32 درجة F ونقطة غليان الماء عند 212 درجة F. وهذا يعني أن هناك 180 درجة بين هاتين النقطتين. أما سيليزية فنقطة تجمد الماء عند 0 درجة C ونقطة الغليان عند 100 درجة C مما يجعل الفترة بين النقطتين 100 درجة.
مزيج هذه الاختلافات يجعل التحويل بين فهرنهايت وسيليزية أكثر تعقيداً.
لتحويل فهرنهايت إلى سيليزية، يجب عليك أولاً طرح 32 من قيمة فهرنهايت ثم قسمة النتيجة على 1.8 (أو 5/9). يمكن أن يجعل هذا التحويل من الصعب إجراؤه في الذهن دون استخدام آلة حاسبة أو جدول تحويل مثل الجدول المقدم في هذه الصفحة.
علاوة على ذلك، العلاقة الرياضية بين المقاييس غير بديهية لمعظم الناس. على عكس التحويلات البسيطة مثل البوصة إلى السنتيمتر (التي تستخدم عامل ضرب مباشر)، فإن تحويلات درجة الحرارة تتضمن كل من المكونات الضربية والإضافية/الطرحية.
نقاط مرجعية شائعة لدرجة الحرارة
| درجة الحرارة |
سيليزية |
فهرنهايت |
كلفن |
الوصف |
| الصفر المطلق |
-273.15°C |
-459.67°F |
0 K |
درجة حرارة نظرية تتوقف عندها جميع الحركات الجزيئية |
| النيتروجين السائل |
-196°C |
-321°F |
77 K |
مبرد كريوجيني شائع |
| الثلج الجاف (CO2) |
-78.5°C |
-109°F |
195 K |
ثاني أكسيد الكربون الصلب |
| نقطة تجمد الماء |
0°C |
32°F |
273.15 K |
نقطة مرجعية قياسية |
| درجة حرارة الغرفة |
20-25°C |
68-77°F |
293-298 K |
درجة حرارة داخلية مريحة |
| درجة حرارة الجسم البشري |
37°C |
98.6°F |
310 K |
متوسط درجة حرارة الجسم البشري |
| نقطة غليان الماء |
100°C |
212°F |
373.15 K |
عند الضغط الجوي القياسي |
| تبخر الماء |
100°C |
212°F |
373.15 K |
تكوين البخار |
التطبيقات العملية
الطبخ والخبز
قد تستخدم وصفات من دول مختلفة مقاييس حرارة مختلفة. ففهم التحويلات أمر ضروري لدرجات حرارة الطهي الدقيقة.
البحث العلمي
يستخدم العلماء في جميع أنحاء العالم مقاييس سيليزية وكلفن للاتساق في البحث ومشاركة البيانات.
السفر والتواصل الدولي
عند السفر أو التواصل دولياً، يساعد فهم تحويلات درجة الحرارة في تفسير تقارير الطقس والمعلومات الأخرى المتعلقة بدرجة الحرارة.
الهندسة والتصنيع
غالباً ما تتطلب العمليات الصناعية تحكم دقيق في درجة الحرارة، وقد تكون المعدات مُعايرة في مقاييس مختلفة.
التطبيقات الطبية
قد تستخدم الأجهزة الطبية والبحوث مقاييس حرارة مختلفة اعتماداً على المعايير الإقليمية والاتفاقيات العلمية.
نصائح للتحويل الدقيق لدرجة الحرارة
- استخدم الصيغة الدقيقة: للتحويلات الدقيقة، استخدم الصيغة الكاملة دائماً بدلاً من التقديرات
- تذكر نقاط المرجع الرئيسية: حفظ درجات الحرارة الشائعة (التجمد، الغليان، درجة حرارة الغرفة، درجة حرارة الجسم) يساعد في التقدير
- تحقق من عملك: عند الإمكان، تحقق من التحويلات باستخدام طرق متعددة
- استخدم الدقة المناسبة: لا تبالغ في دقة النتائج - إذا كان المدخل تقريبياً، يجب أن يكون المخرج كذلك
- خذ في الاعتبار الأرقام المعنوية: احتفظ بالأرقام المعنوية المناسبة في الحسابات العلمية
- خذ في الاعتبار السياق: درجات حرارة الطقس لا تتطلب نفس دقة القياسات العلمية
تحويل درجة الحرارة في البرمجة
عند تنفيذ تحويل درجة الحرارة في البرمجيات، خذ في الاعتبار:
- استخدام الحساب العشري للدقة
- التعامل مع الحالات الحدية مثل الصفر المطلق
- توفير التقريب المناسب لأغراض العرض
- التحقق من المدخلات لمنع درجات الحرارة غير الصالحة (مثل أقل من الصفر المطلق)
- تنفيذ جميع صيغ التحويل الشائعة للمرونة
السياق التاريخي
يعكس تطوير مقاييس درجة الحرارة تطور الفهم العلمي:
- كان مقياس فهرنهايت مبنياً على خليط من الثلج والماء والملح للصفر
- كانت سيليزية تضع في الأصل 0 كنقطة غليان و100 كنقطة تجمد
- طور مقياس كلفن لاحقاً ليوفر مرجعاً مطلقاً لدرجة الحرارة
- المقاييس الحديثة محددة الآن بدقة بناءً على الثوابت الفيزيائية الأساسية
يساعد فهم التاريخ في تفسير سبب وجود نقاط مرجعية وفترات زمنية معينة في هذه المقاييس.
::