لماذا يفضل استخدام ميزان الزئبق والكحول على الماء

الحرارة ودرجات الحرارة



المقدمـة:
من المعلوم إن درجة الحرارة خفيضة في الأيام الباردة وعالية في الأيام الحارة، كم أن درجة حرارة الثلج أخفض من درجة الماء المغلي ودرجات الحرارة في النهار أعلى مما هي عليه في الليل. لذا فإن درجة الحرارة هي قياس لشدة سخونة الجسم أو برودته، هنالك طرق عدة يمكننا به قياس درجات الحرارة. وإحدى هذه الطرق هي مس الأجسام بأيدينا والحكم على مقدار سخونتها ،لكن هذه الطريقة ليست دقيقة بالنسبة للعلماء لأن حساسية الجلد ليست كافية لتمييز التغيرات الطفيفة التي تطرأ على درجات الحرارة. لذا العلماء يعتمدون على مقاييس حرارة محددة.

العــرض:
أولا: الحرارة:
من أجل القياسات الدقيقة نستعمل الترمومتر أي ميزان الحرارة، تعتمد الترمومترات العادية على مبدأ تمدد السوائل بتأثير الحرارة. فإذا نحن قسنا مقدار تمدد السائل أمكننا معرفة الارتفاع في درجة الحرارة.
هناك أنواع مختلفة من موازين الحرارة، والشائعة منها تعبأ بالكحول أو الزئبق. ويفضل في الترمومتر الكحولي على الزئبقي في المناطق الشديدة البرودة لأن درجة تجمده أخفض. وهكذا يمكن استعمال ميزان الحرارة الكحولي في الظروف التي يتجمد فيها الزئبق. أما في المختبرات تستخدم موازين الحرارة الزئبقية لأن درجة غليان الكحول المنخفضة لا تسمح باستعماله لقياس درجات الحرارة العالية. فلو وضع ميزان الحرارة كحولي في ماء مغلي فإن الكحول يغلي في الميزان وقد يفجره.
أما الترمومتر الطبي فهو من نوع خاص من موازين الحرارة يستخدم لقياس درجة حرارة المريض. وهو مصمم بحيث يبين درجة الحرارة القصوى المسجلة بعد إخراجه من فم المريض.
وللحصول على مقياس عياري لتدريج الترمومتر ينبغي إيجاد نقطتي إسناد ثابتين. و يشترط في هاتين النقطتين المرجعتين أن يكون من السهل الحصول علها دائما. فالنقطة المرجعية العليا هي درجة حرارة بجار الماء المغلي. والنقطة المرجعية الدنيا هي درجة حرارة انصهار الثلج. ففي المقياس المئوي لدرجات الحرارة يقسم الفرق بين هاتين النقطتين إلى 100قسم أو درجة. فدرجة الصف المئوي هي درجة انصهار الثلج في هذا المقياس ودرجة 100مئوية هي درجة حرارة بخار الماء الغالي. ويطلق على هذا المقياس أحيانا اسم مقياس سليوس، نسبة إلى العالم السويدي الذي ابتكره.
أما المقياس فهرنهايت، فنقطة انصهار الثلج هي 32 فرنهيتية والنقطة الثابتة العليا (درجة غليان الماء على ضغط جوي عياري) هي 212فرنهيتية. ولقد اتخذ فرنهايت أما درجة حرارة مزيج من الملح والثلج كنقطة الصفر لميزانه الحراري. وهذا الترمومتر قليل الأهمية حاليا. فمعظم الناس ومن بينهم العلماء يستخدمون مقياس الحرارة المئوي.
هنالك فرق طبعا بين الحرارة ودرجة الحرارة. ولبيان هذا الفرق تخيل إبرة متوهجة الاحمرار وغلاية مليئة بالماء المغلي. فالإبرة أشد سخونة بكثير من الماء الساخن، أي إن درجة حرارتها أعلى بكثير من درجة حرارة الماء المغلي. إلا أن كمية الحرارة الموجودة في الإبرة قليلة جدا بالنسبة إلى كمية الحرارة في ماء الغلاية الحار. ويمكنك إثبات ذلك بإسقاط الإبرة المتوهجة الاحمرار في غلاية مليئة بالماء البارد فإنها تكاد لا ترفع درجة حرارة الماء بشكل ملحوظ.

ثانيا: درجات الحرارة المنخفضة:
إن الحصول على درجات حرارة مرتفعة هو أمر سهل التحقيق نوعا ما، أما الحصول على درجات حرارة خفيضة فتحقيقه صعب. وإحدى هذه الطرق المستعملة لهذه الغاية هي تبخير السوائل. ويمكنك تباين ذلك بتبليل إحدى يديك بالماء وتحريكها في الهواء حولك، إذ إن يدك تبرد بشكل ملحوظ. ويعود ذلك إلى أن تحول الماء إلى بخار يتطلب حرارة تؤخذ من يديك مما يجعلك تحس بأنه أبرد، والشيء نفسه يحدث عندما يغلي الماء، إذ تستخدم الحرارة حينئذ لتحويل الماء إلى بخار. وكلما كان التبخر أسرع كانت كمية الحرارة المفقودة أكبر. ومن السهل ملاحظة ذلك إذا بللت يدك بالكحول أو بماء الكولونيا وموجتها في الهواء، فكلاكما أسرع تبخرا من الماء. فظاهرة التبخر إذا هي إحدى الطرق المستعملة للإنتاج درجات الحرارة الخفيضة.
وسائل التشغيل المستخدم في الثلاجات هو مائع خفيض درجة الغليان أو غاز يسهل تكثيفه وتسييله بالضغط. ويطلق على غاز أو سائل التبريد اسم المبرد. ومن المبردات المشهورة نذكر ومن المبردات المشهورة نذكر الأمونيا و كلوريد الإثيل، والفربون.

الخاتمة:
والجدير بالذكر أن كمية الحرارة في جسم ما لا تعتمد على درجة الحرارة في هذا الجسم فقط وإنما تعتمد أيضا على كمية المادة التي يحتويها.
كما تعتمد حرارة جسم ما على سرعة تحرك ذراته وجزيئاته، فكلما ازدادت سرعة التحرك هذه ترتفع درجة حرارته، وبانخفاضها تنخفض درجة الحرارة، وهذا يعني أنه لابد من وجود درجة حرارة معينة دنيا لا يمكن تجاوزها. وفي تلك الدرجة المعينة تنعدم حركة الذات والجزيئات كليا. وهذه الدرجة هي درجة الصفر المطلق وتقابل الدرجة –15,273مئوية. هذا وقد استطاع العلماء الحصول على درجات حرارية خفيضة لا تزيد على الصفر المطلق بأكثر من واحد على مليون فقط من الدرجة.