درجة الحرارة هي مقياس موضوعي لمدى حرارة أو برودة الجسم. يمكن قياسها باستخدام الثرمومتر أو المسعر. وهو وسيلة لتحديد الطاقة الداخلية الموجودة في نظام معين. نظرًا لكون البشر يدركون بسهولة مقدار الحرارة والبرودة داخل المنطقة، فمن المفهوم أن درجة الحَرارة هي سمة من سمات الواقع بحيث لدينا فهم حدسي إلى حد ما عن درجة الحَرارة.
ضع في اعتبارك أن الكثير منا يتعامل مع مقياس درجة الحرارة لأول مرة في مجال الطب، فعندما يستخدمه الطبيب لتمييز درجة حرارتنا يعتبر كجزء من تشخيص المرض. في الواقع تعتبر درجة الحرارة مفهومًا حاسمًا في مجموعة واسعة من التخصصات العلمية وليس فقط الطب.
الحرارة مقابل درجة الحرارة
تختلف درجة الحرارة عن الحرارة، على الرغم من أن المفهومين مرتبطان. درجة الحَرارة هي مقياس للطاقة الداخلية لنظام ما، في حين أن الحرارة هي مقياس لكيفية انتقال الطاقة من نظام أو جسم إلى نظام آخر، أو هي كيفية رفع أو خفض درجات الحرارة في نظام ما عن طريق التفاعل مع نظام آخر. يوصف ذلك تقريبًا بواسطة النظرية الحركية، على الأقل بالنسبة للغازات والسوائل.
تشرح النظرية الحركية أنه كلما زادت كمية الحرارة التي تمتصها المادة، زادت سرعة حركة ذرات هذه المادة، وكلما تحركت الذرات بشكل أسرع زادت درجة الحرارة. أما عندما تبدأ الذرات في إبطاء حركتها، تصبح المادة أكثر برودة. بالتأكيد تزداد الأمور تعقيدًا بالنسبة للمواد الصلبة، ولكن هذه هي الفكرة الأساسية.
أنواع مقياس درجة الحَرارة
توجد عدة مقاييس لدرجة الحرارة، تستخدم درجة حرارة فهرنهايت في الولايات المتحدة بشكل شائع، على الرغم من أن النظام الدولي للوحدات (SI unit) يستخدم مقياس درجة الحرارة المئوية أو السيليزية في معظم أنحاء العالم.
يُستخدم مقياس كلفن غالبًا في الفيزياء ويُضبط بحيث تكون درجة (0) كلفن مساوية للصفر المطلق، وهي من الناحية النظرية أبرد درجة حرارة ممكنة وعند هذه النقطة تتوقف كل النشاطات الحركية.
قياس درجة الحرارة
يقيس الثرمومتر أو مقياس درجة الحرارة التقليدي درجة الحَرارة عن طريق احتواء سائل بحيث يتمدد بمعدل معروف عندما يصبح أكثر سخونة ويتقلص عندما يصبح أكثر برودة. مع تغير درجة درجة الحَرارة ، يتحرك السائل الموجود داخل الأنبوب على طول المقياس على الجهاز.
كما هو الحال مع الكثير من العلوم الحديثة، يمكننا النظر إلى تاريخ الأصول القديمة للأفكار حول كيفية قياس درجة الحَرارة من قبل القدماء.
في القرن الأول الميلادي، كتب الفيلسوف وعالم الرياضيات اليوناني هيرو أو هيرون السكندري (Hero of Alexandria) (10–70) في عمله “علم خواص الغازات (Pneumatics)” عن العلاقة بين درجة الحَرارة وتوسع الهواء.
بعد اختراع آلة الطباعة “جوتنبرج برس (Gutenberg Press)” نُشر كتاب هيرو في أوروبا في عام 1575، وكان مصدر إلهام واسع لاختراع أول مقياس حرارة خلال القرن التالي.
اختراع مقياس درجة الحرارة
كان عالم الفلك الإيطالي غاليليو (1564–1642) أحد أوائل العلماء الذين استخدموا بالفعل جهازًا يقيس درجة الحرارة كما سجّل التاريخ، على الرغم من أنه من غير الواضح ما إذا كان قد صنعه بالفعل بنفسه أم حصل على الفكرة من شخص آخر، فقد استخدم جهازًا يسمى المنظار الحراري لقياس كمية الحرارة والبرودة، على أقل تقدير في عام 1603.
خلال القرن السادس عشر، حاول العديد من العلماء اختراع مقاييس حرارة تقيس درجة الحَرارة عن طريق تغيير الضغط داخل آلة قياس. صنع الطبيب الإنجليزي روبرت فلود (Robert Fludd) منظارًا حراريًا في عام 1638 يحتوي على مقياس حرارة مثبت على الهيكل الخارجي للجهاز وبالنتيجة التوصل إلى أول مقياس حرارة.
دون أي نظام موحد للقياس، طوّر هؤلاء العلماء مقاييسهم الخاصة، ولم يخترعه أي منهم في الحقيقة حتى قام الفيزيائي والمخترع الألماني – البولندي دانييل غابرييل فهرنهايت (Daniel Fahrenheit) (1686-1736) بصناعته في أوائل القرن الثامن عشر. إذ صنع مقياس حرارة من الكحول في عام 1709، ولكن كان مقياس الحرارة المعتمد على الزئبق الذي صنعه في عام 1714 هو ما أصبح المعيار الذهبي لقياس درجة الحرارة.
اقرأ أيضًا:
لماذا يصعب على الطائرات أن تقلع أو تهبط عند درجات الحرارة المرتفعة؟
جهازٌ جديدٌ يستطيع توليد الطاقة الكهربائية في أي مكانٍ باستخدام التَغيُرات في درجات الحرارة الطبيعية
ترجمة: سرمد يحيى
تدقيق: جعفر الجزيري
