الدرس الأول: درجة الحرارة وتدريجات قياسها
المتوسط - الصف الثامن
الدرس الأول: درجة الحرارة وتدريجات قياسها
الفكرة الرئيسية
تُعد درجة الحرارة مقياسًا لمتوسط الطاقة الحركية للجسيمات المكوّنة للجسم، ويُعبّر عنها بثلاثة تدريجات قياس رئيسية. أما الحرارة فهي الطاقة التي تنتقل من الجسم الأسخن إلى الجسم الأقل سخونة.
أولاً: الفرق بين الحرارة ودرجة الحرارة
1. درجة الحرارة (Temperature)
- التعريف: هي مقياس لمتوسط الطاقة الحركية للجسيمات (الذرات أو الجزيئات) المكوّنة للجسم.
- الشرح المبسط: كلما زادت سرعة اهتزاز أو حركة الجسيمات، زاد متوسط طاقتها الحركية، وبالتالي ارتفعت درجة حرارة الجسم. والعكس صحيح.
- مثال توضيحي: جسيمات السائل الساخن تتحرك بسرعة أكبر من جسيمات السائل البارد، مما يعني أن متوسط طاقتها الحركية أعلى.
2. الحرارة (Heat)
- التعريف: هي كمية الطاقة التي تنتقل من جسم إلى آخر نتيجة اختلاف درجة حرارتهما.
- اتجاه الانتقال: تنتقل الحرارة دائمًا من الجسم الأكثر سخونة (ذو درجة حرارة أعلى) إلى الجسم الأقل سخونة (ذو درجة حرارة أقل).
- الاتزان الحراري: تستمر الطاقة بالانتقال بين الجسمين إلى أن يصبح لهما درجة الحرارة نفسها. عندها يتوقف انتقال الحرارة.
مثال توضيحي: عند إضافة ماء بارد إلى ماء ساخن، تنتقل الطاقة الحرارية من الماء الساخن إلى الماء البارد حتى يختلطا ويصبح للمزيج درجة حرارة واحدة متوسطة.
ثانياً: قياس درجة الحرارة
1. أدوات القياس
مقياس درجة الحرارة (الترمومتر): هو الأداة المستخدمة لقياس درجة الحرارة عمليًا.
2. تدريجات قياس درجة الحرارة
| التدريج | الرمز | الأساس | ملاحظات |
|---|---|---|---|
| السلسيوس (Celsius) | °C | تجمد الماء = 0 غليان الماء = 100 |
الأكثر شيوعًا في الحياة اليومية (مثل الأردن). |
| الفهرنهايت (Fahrenheit) | °F | تجمد الماء = 32 غليان الماء = 212 |
شائع في بعض الدول مثل الولايات المتحدة. |
| الكلفن (Kelvin) | K | تجمد الماء = 273.15 غليان الماء = 373.15 |
الوحدة المعتمدة دولياً، تستخدم في الأبحاث. |
ثالثاً: تدريج مقياس درجة الحرارة (المعايرة)
لكي يكون المقياس دقيقًا، يجب أن يُدرَج (يُعاير) باستخدام نقطتين ثابتتين ومعروفتين:
-
نقطة التجمّد يوضع المقياس في خليط من الثلج والماء النقي، فيستقر الزئبق أو الكحول عند مستوى يمثل صفر سلسيوس (0°C).
-
نقطة الغليان يوضع المقياس في ماء نقي يغلي، فيستقر عند مستوى يمثل مئة سلسيوس (100°C).
-
التدريج تُقسم المسافة بين العلامتين إلى 100 جزء متساوٍ، كل جزء يمثل درجة مئوية واحدة.
رابعاً: التحويل بين تدريجات درجة الحرارة
العلاقات الرياضية
درجة حرارة سطح الشمس 5772.15 K، كم تساوي بالسلسيوس؟
حوّل درجة الحرارة 40°C إلى فهرنهايت.
خامساً: نشاط عملي (صنع نموذج مقياس حرارة)
الأدوات والخطوات
- الأدوات: قارورة شفافة، كحول طبي، صبغة طعام، ماصة، معجون، ثلج، ماء ساخن.
- نملأ القارورة بالكحول الملون ونثبت الماصة بالمعجون دون لمس القاع.
- نلاحظ مستوى الكحول في درجة حرارة الغرفة.
- نضع النموذج في الثلج ← ينخفض المستوى (انكماش).
- نضع النموذج في الماء الساخن ← يرتفع المستوى (تمدد).
ارتفاع أو انخفاض عمود الكحول يتناسب طرديًا مع درجة الحرارة، مما يمكننا من تدريج المقياس.
سادساً: أسئلة التحقق والتطبيقات
صديق قاس حرارته بترمومتر أجنبي فوجدها 100. ماذا تستنتج؟
التدريج هو الفهرنهايت، لأن 100°F تعادل 37.8°C وهي طبيعية.
ربط بالتكنولوجيا: الكاميرا الحرارية
تستخدم الأشعة تحت الحمراء (غير المرئية) التي تصدر عن الأجسام لتعرض صورة ملونة توضح المناطق الساخنة (بالأحمر) والباردة (بالأزرق). تُستخدم في الطب، الصناعة، والمراقبة.
ملخص الدرس
- درجة الحرارة: مقياس لسرعة الجسيمات (طاقة حركية).
- الحرارة: الطاقة المنتقلة من الجسم الساخن للبارد حتى الاتزان.
- التدريجات: سلسيوس (يومي)، فهرنهايت (أمريكي)، كلفن (علمي).
- يمكن التحويل بين التدريجات باستخدام معادلات رياضية محددة.