درجة الحرارة

وهو يتكون من أنبوبة زجاجية رفيعة, في نهايتها إنتفاخ به زئبق, وتوضع علامة عند النقطة التي يتجمد فيها الماء, وهي درجة الصفر المئوي, وعلامة أخرى عند النقطة التي يغلي فيها الماء وهي (C 5100), ثم تقسم المسافة بين النقطتين إلى مائة تدريج متساوية، ويمكن أن يقيس هذا الترمومتر درجات الحرارة ما بين (C520 ) و (C5220) ء ولكن إذا أردنا قياس درجات حرارة شديدة البرودة فان الكحول يستخدم بدلا من الزئبق, حيث أن درجة الحرارة التي يتجمد فيها الكحول( (C5220

يتكون ترمومتر الإزداوج الحراري من سلكين معدنيين مختلفين موصلين على التوازي. فإذا وضعت وصلة عند درجة حرارة معروفة مثل ماء وثلج في توازن حراري أي عند الصفر المئوي, والوصلة الأخرى توضع عند درجة الحرارة التي يراد قياسها, فإن فرقأ في الجهد الكهربائي ينشأ بين الوصلتين, وهذا الفرق في الجهد مقياس للفرق في درجتي الحرارة بين الوصلتين.

إذا عرضنا طرف قضيب فلزي للهب فترة من الزمن , في حين نمسك بيدنا الطرف الآخر فإننا نلاحظ إن درجة حرارة الطرف غير المعرض للهب تبدأ بالارتفاع شيئاً فشيئاً، مع أنه غير متعرض للهب مباشرة ، وهذه الظاهرة تسمى (ظاهرة التوصيل الحراري) وتفسيرها أن جزيئات الطرف الساخن والتي تهتز أصلاً , والتي تتحرك حركة توافقية بسيطة ، تزداد سرعتها عند التسخين ، وبالتالي يزداد اتساع اهتزازاتها , نظراً لأنها اكتسبت طاقة . ونظراً لاصطدامها مع الجزيئات المجاورة, فإنها تنقل لها الطاقة شيئاً فشيئاً مع استمرار التسخين, وبالتالي تنتقل الحرارة عبر المادة من طرف إلى طرف آخر.
والمعروف عن الفلزات قاطبة أنها جيدة التوصيل للكهرباء، وكذلك جيدة التوصيل للحرارة، أما توصيلها الجيد للكهرباء، فهو بسبب وجود إلكترونات حرة فيها؛ أما توصيلها الجيد للحرارة, فيعود إلى الجزيئات والى الإلكترونات الحرة معاً.
وقد مر معنا أن الجسم الذي درجة حرارته أعلى يفقد حرارة، وأن الجسم الذي درجة حرارته اقل يكسب حرارة عند حدوث اتصال بين الجسمين ء أي أن اتجاه سريان الحرارة هو دائماً من النقطة التي درجة حرارتها أعلى إلى النقطة التي درجة حرارتها أقل. ولكن معدل سريان الحرارة عبر المواد يختلف باختلاف نوع المادة، وقد ذكرنا أن الفلزات جيدة التوصيل، ولكن لو أخذنا مواد أخرى كالخشب والزجاج والفخار، فإننا نجدها رديئة التوصيل للحرارة

إذا وضعنا إناء به ماء على لهب مصدر حراري , فإن قعر الإناء يسخن , وبالتالي يسخن الماء الملامس له , فيتمدد وتقل كثافته , وبذلك يرتفع إلى أعلى ويحل محله ماء بارد يهبط من المناطق العليا إلى أسفل , فيسخن هذا الماء, ويرتفع ايضاً إلى أعلى وهكذا.
ومن خلال حركة جزيئات الماء التي ترتفع إلى أعلى, يتم نقل الحرارة من المناطق السفلى للإناء إلى المناطق العليا له.
وتسمى الطريقة التي تنتقل الحرارة بها هنا (الحمل )؛ وهي كما نلاحظ تقتضي أن تغادر الجزيئات الساخنة أماكنها ناقلة معها الحرارة إلى الجزيئات الباردة. وهي تختلف عن انتقال الحرارة بطريقة التوصيل؛ إذ أن الجزيئات في الطريقة السابقة (التوصيل) لا تغادر أماكنها.

بد أنك جلست يومأ أمام مدفأة, وأنك شعرت المدفأة, لسؤال الذي يتبادر للذهن هو كيف وصلتك حرارة المدفأة ؟
إن حرارة المدفأة لا يمكن أن تكون قد وصلتك بالتوصيل ء إذ أنك لا تلمس المدفأة, كما أنها لا تكون قل وصلتك بالحمل, إذ أنك والمدفأة على مستوى أفقي واحد. إن الطاقة الحرارية وصلتك بطريقة أخرى تسمى, الإشعاع.
والتعبير الذي استعملناه (الإشعاع) يدل على فقد مستمر للطاقة من سطح الجسم.
وهالإشعاعية.سمى الطاقة المشعة, أ.و الإشعاعية. ويفقدها الجسم أو يشعها بسرعة الضوء وإذا سقطت على جسم غير شفاف, فإنه سيمتصها, ويحولها إلى حرارة.
ومقدار الطاقة التي يشعها سطح معين من وحدة المساحة خلال وحدة الزمن, تعتمد على طبيعة السطح, وعلى درجة حرارته.
فإذا كانت درجة حرارة السطح منخفضة, فإن معدل إشعاع الطاقة يكون متدنيا؛ وكلما ارتفعت درجة الحرارة زادت كمية الحرارة التي يفقدها الجسم بالإشعاع.
ولكن التناسب ليس خطياً بين الطاقة المفقودة بالإشعاع, وبين درجة الحرارة؛ إذ أن الطاقة تتناسب مع درجة الحرارة المطلقة مرفوعة للقوة (4).
أما طبيعة الإشعاع, فحتى درجة حرارة 300 س, فإن الإشعاع يكون على شكل موجه تحت حمراء في معظمه, ولكن إذا ارتفعت درجة حرارة الجسم أكثر فأكثر يبدأ بإشعاع موجات أخرى مرئية.