أنعم الله عزوجل على كوكبنا بكثيرٍ من الخصائص التي جعلت منه الكوكب الوحيد الصالح للحياة، فهو يعتبر موطن للملايين من الكائنات الحية كونه الكوكب الوحيد الذي يحتوي على الماء الذي هو أساس كل شيء حي، والأكسجين اللازم لتنفس جميع هذه الكائنات، ووجود غلاف جوي يحميه من الأشعة الضارة، ومن أهم النعم على هذا الكوكب هي درجة حرارته المناسبة للعيش عليه، فتمتاز درجة الحرارة على كوكب الأرض باعتدالها، فلا هي شديدة الحرارة ولا هي شديدة البرودة، وموضوع حديثنا في هذا المقال هو الحرارة.
في البداية يجب تعريف ومعنى الحرارة، فالحرارة هي شكل من أشكال الطاقة، يصاحبها حركة الذرات والجزيئات المكونة للمادة، وهي كغيرها من أشكال الطاقة تنتج من خلال توليدها من عدة مصادر، ومن مصادر توليد الحرارة:
- التفاعلات الكيميائية، ومن أشهر هذه التفاعلات هو الإحتراق.
- التفاعلات النووية، ومن أمثلتها الإندماج النووي مثل الإندماج النووي الذي يحصل في داخل الشمس.
- الإشعاع الكهرمغناطيسي، وهذا كالإشعاع الحاصل في أجهزة الميكرويف البيتية.
- كما يمكن انتاج الحرارة من الحركة، كالإحتكاك.
وتنتقل الحرارة من جسم إلى جسم آخر بثلاثة طرق، هي:
- التوصيل الحراري.
- والإشعاع.
- والحمل الحراري.
ومن المعلوم أنّ درجة الحرارة تنتقل بشكل تلقائي من الأجسام ذات درجة الحرارة الأعلى إلى الأجسام ذات درجة الحرارة الأدنى، ومن المستحيل أن تنتقل الحرارة بشكل معاكس، فعندما تنتقل إلى الجسم ذو درجة الحرارة المنخفضة فإنّه يرفع من الطاقة الداخلية لذراته وبالتالي سترتفع الطاقة الحركية لهذه الذرات مما يؤدي إلى زيادة حرارة الجسم، بينما ستنخفض الطاقة الداخلية لذرات الجسم الأسخن مما يقلل من طاقتها الحركية، وبالتالي انخفاض حرارة هذا الجسم، وتستمر الحرارة بالانتقال على هذه الشاكلة إلى أن تتعادل حرارة الجسمين معاً، ولكل مادة عدة خواص حرارية مثل: حرارة أو نقطة التبخر، وحرارة أو نقطة الإنصهار، وهذه الخواص تختلف من مادة لأخرى.
ومن أكثر المفاهيم المتداولة عن الحرارة، هي درجة الحرارة، ودرجة الحرارة هي عبارة عن مقياس لمدى سخونة جسم ما أو برودته، وهي التي تحدد إتجاه إنتقال الحرارة من جسم لآخر، وتقاس درجة الحرارة بثلاثة وحدات، هي:
- السيليسيوس : وهي المقياس الأكثر اعتماداً في معظم الدول، والدرجة الواحدة على هذا المقياس تعادل الواحد على مئة من الفرق بين درجة غليان الماء تساوي مئة درجة، ودرجة تجمده تساوي صفر مع وجود ضغط قياسي، وكانت تسمى قديماً بالمئوية، إلى أن تم تعديل اسمها في عام 1948 إلى سيليسيوس، وسميت بهذا الإسم نسبة للفلكي أندرس سيليسيوس الذي كان قد اقترح أن تكون درجة تجمد الماء صفراً ودرجة غليانه تعادل المئة درجة، إلا أنها ما زالت تدعى إلى الآن بالدرجة المئوية.
- الكلفن : وتسمى بدرجة الحرارة المطلقة، وهي من المقاييس المعتمدة من قبل النظام الدولي للوحدات، وسميت بهذا الإسم نسبة إلى الفيزيائي والمهندس البريطاني اللورد كلفن، من النادر استخدام الكلفن في حياتنا اليومية، إلّا أنها تستخدم بشكل كبير في الميادين العلمية، فيستخدم في القياسات لعلميه كونه يشكل المقياس لدرجة نشاط الجزيئات الموجودة في المادة.
- الفهرنهايت : هي من أحد مقاييس درجة الحرارة، وسميت بهذا الإسم نسبةً إلى مكتشفها دانييل غابرييل فهرنهايت عام 1724، وتستخدم وحدة القياس هذه بشكل كبير في أمريكا.
كما يمكن التحويل بين وحدات القياس هذه باستخدام العلاقات الرياضية التالية:
- للتحويل من الكلفن إلى السيليسيوس ( الدرجة المئوية ): الكلفن = الدرجة المئوية + 273.
- للتحويل من السيليسيوس ( الدرجة المئوية ) إلى الكلفن: الدرجة المئوية = درجة الحرارة بالكلفن – 273.
- للتحويل من فهرنهايت إلى الدرجة المئوية: الدرجة المئوية = ( درجة الحرارة بالفهرنهايت -32 )/ 1.8 .
- أما بالنسبة للتحويل من الفهرنهايت إلى الدرجة المئوية: الفهرنهايت = ( الدرجة المئوية * 1.8 )+32 .
