تعريف درجة الحرارة في العلوم

درجة الحرارة هي قياس موضوعي لمدى سخونة أو برودة الجسم. يمكن قياسه بمقياس حرارة أو مسعر حراري. وهي وسيلة لتحديد الطاقة الداخلية الواردة في نظام معين.

نظرًا لأن البشر يدركون بسهولة كمية الحرارة والبرودة داخل منطقة ما ، فمن المفهوم أن درجة الحرارة هي سمة من سمات الواقع لدينا فهم بديهي إلى حد ما. ضع في اعتبارك أن العديد منا قد تفاعلنا الأول مع مقياس الحرارة في سياق الطب ، عندما يستخدم الطبيب (أو والدنا) واحدًا لتمييز درجة حرارتنا ، كجزء من تشخيص المرض. والواقع أن درجة الحرارة هي مفهوم حاسم في مجموعة واسعة من التخصصات العلمية ، وليس الطب فقط.

تختلف درجة الحرارة عن الحرارة، على الرغم من أن المفهومين مرتبطان. درجة الحرارة هي مقياس للطاقة الداخلية للنظام ، في حين أن الحرارة هي مقياس لكيفية نقل الطاقة من نظام (أو جسم) إلى نظام آخر ، أو كيف يتم رفع أو خفض درجات الحرارة في نظام من خلال التفاعل مع آخر. يوصف هذا تقريبا من قبل النظرية الحركية، على الأقل للغازات والسوائل. تشرح النظرية الحركية أنه كلما زادت كمية الحرارة التي يتم امتصاصها في مادة ، كلما زادت تبدأ الذرات الموجودة في تلك المادة بالتحرك بسرعة ، وكلما زادت سرعة الذرات ، زادت درجة الحرارة يزيد. عندما تبدأ الذرات في إبطاء حركتها ، تصبح المادة أكثر برودة. الأمور تصبح أكثر تعقيدًا قليلاً للمواد الصلبة ، بالطبع ، لكن هذه هي الفكرة الأساسية.

توجد العديد من مقاييس درجة الحرارة. في الولايات المتحدة ، درجة حرارة فهرنهايت هي الأكثر استخدامًا ، على الرغم من أن النظام الدولي للوحدات (وحدة si) يتم استخدام Centigrade (أو Celsius) في معظم أنحاء العالم. ال مقياس كلفن يتم استخدامه غالبًا في الفيزياء ويتم ضبطه بحيث تساوي 0 درجة كلفن الصفر المطلق، والتي ، من الناحية النظرية ، أبرد درجة حرارة ممكنة وعند هذه النقطة تتوقف كل الحركة الحركية.

يقيس مقياس الحرارة التقليدي درجة الحرارة من خلال احتواء سائل يتمدد بمعدل معروف لأنه يزداد سخونة ويتقلص عندما يصبح أكثر برودة. مع تغير درجة الحرارة ، يتحرك السائل داخل أنبوب محتوي على مقياس على الجهاز. كما هو الحال مع الكثير من العلوم الحديثة ، يمكننا أن ننظر إلى القدماء بحثًا عن أصول الأفكار حول كيفية قياس درجة الحرارة إلى القدماء.

في القرن الأول الميلادي ، الفيلسوف وعالم الرياضيات اليوناني هيرو (أو هيرون) الإسكندرية (10-70). م) كتب في عمله "بضغط الهواء" عن العلاقة بين درجة الحرارة والتمدد الهواء. بعد مطبعة جوتنبرج تم اختراع كتاب البطل في أوروبا في عام 1575 ، وتوافره على نطاق أوسع يلهم إنشاء أقرب موازين الحرارة طوال القرن التالي.

الفلكي الإيطالي جاليليو (1564-1642) كان من أوائل العلماء المسجلين الذين استخدموا بالفعل جهازًا تم قياسه درجة الحرارة ، على الرغم من أنه من غير الواضح ما إذا كان قد قام بالفعل ببنائه بنفسه أو حصل على الفكرة من شخص ما آخر. استخدم جهاز يسمى منظار حراري لقياس كمية الحرارة والبرودة على الأقل في وقت مبكر من 1603.

طوال 1600s ، حاول العديد من العلماء إنشاء موازين الحرارة التي تقيس درجة الحرارة عن طريق تغيير الضغط داخل جهاز قياس محتوي. قام الطبيب الإنجليزي روبرت فلود (1574-1637) ببناء منظار حراري في عام 1638 يحتوي على مقياس درجة حرارة مدمج في الهيكل المادي للجهاز ، مما أدى إلى أول مقياس حرارة.

بدون أي نظام قياس مركزي ، طور كل من هؤلاء العلماء مقاييس القياس الخاصة بهم ، ولم يتم اكتشاف أي منها حقًا حتى عالم الفيزياء والمخترع الهولندي الألماني الألماني البولندي دانيال جابرييل فهرنهايت (1686–1736) بنى في أوائل القرن الثامن عشر. قام ببناء مقياس حرارة بالكحول في عام 1709 ، ولكن كان مقياس الحرارة القائم على الزئبق 1714 هو المعيار الذهبي لقياس درجة الحرارة.

حررت بواسطة آن ماري هيلمينستين ، د.