موضوعنا اليوم عن كميةالحرارة ودرجة الحرارة ، لقد لاحظت أنا وصديقي ذرّة أنّ الكثير من الأصدقاء يخلطون بين مفهومي كميةالحرارة ودرجة الحرارة لذلك أحببنا أن نتناقش معكم حول هذين المصطلحين لنتعرف علىالفرق بينهما
السلام عليكم...مرحباً بكم يارفاق مرةً أخرى موضوعنا اليوم عن كميةالحرارة ودرجة الحرارة ، لقد لاحظت أنا وصديقي ذرّة أنّ الكثير من الأصدقاء يخلطون بين مفهومي كميةالحرارة ودرجة الحرارة لذلك أحببنا أن نتناقش معكم حول هذين المصطلحين لنتعرف علىالفرق بينهما . ويسرّنا مشاركة السيّدة .....في هذا الموضوع ، ما رأيك يا أستاذة ..........؟
وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته
أهلاً بصديقيّ العزيزين ذرّة ولمبة ، كيف حالكما ؟ في الحقيقة أنا مسرور للغاية بمشاركتكما الحوار في هذا الموضوع وأقدّر لكما هذه الاستضافة التي أبهجتني كثيراً ، باديء ذي بدء اتفق معكما تماماً على أنّ هناك لبساً بين هذين المصطلحين ( كمية الحرارة ودرجة الحرارة ) وآمل أن يزول هذا اللبس بانتهائنا من هذا الحوار ، نستطيع القول يا أصحابي بأنّ كمية الحرارة هي عبارة عن كمية من الطاقة ، بينما تصف درجة الحرارة شدّة الحرارة أو السخونة .
الذرة :نعم يا أستاذة اسمحي لي أن أوّضح الأمر أكثر ، دعونا نقارن بين عود ثقاب مشتعل ونار مضرمة في كمية من الفحم ، في الحقيقة يمكن أن يكون لهما نفس درجة الحرارة إلاّ أنّ كمية الحرارة لاشك تكون أكثر في النار المضرمة في الفحم
اللمبة : ويمكن أيضاً توضيح الفرق بملاحظة أنّ كمية معينة من الحرارة سوف ترفع درجة حرارة كأس به ماء أكثر مما ترفع درجة حرارة حوض من الماء ، أليس كذلك يا صديقي ذرة ؟
ذرة:صحيح يا سيّد لمبة ، يعرّف العلماء درجة الحرارة بأنّها تلك الخاصية التي تحدد اتجاه سريان الحرارة ، بمعنى أن الحراراة تسري دائماً من الجسم ذي درجة حرارة العالية إلى الجسم ذي درجة الحرارة المنخفضة ، ويقال أن الجسم الساخن له درجة حرارة عالية والجسم الأبرد له درجة حرارة اوطى
الاستاذة :جميل يا ذرّة ولكن يا سيّد لمبة كيف يمكن لنا قياس درجة حرارة الأجسام
اللمبة:يمكن قياس درجة الحرارة باستخدام أجهزة بسيطة تعرف باسم مقاييس الحرارة ( الترمومتر ) وهي ذات أنواع كثيرة وأشكال مختلفة ولعلّ أشهرها هو الترمومتر الزئبقي الذي يعتمد عمله على مبدأ تمدد الأجسام بالحرارة
الاستاذة :جميل جداً يا صديقيّ ، الترمومتر الزئبقي يتألف من انتفاخ يحوي كمية من الزئبق السائل الذي يمكنه التمدد والتحرك خلال أنبوبة شعرية وحجم الانبوبة الشعرية أقل بكثير من حجم الانتفاخ بحيث يؤدي تمدد بسيط للزئبق إلى حركة كبيرة للخيط الزئبقي . وحول هذه الانبوبة الشعرية يوجد انبوب زجاجي مدرج ، وأحد تداريج درجات الحرارة شائعة الاستعمال هو التدرج المئوي ( السليسيوسي ) الذي يتم الحصول عليه بوضع الترمومتر في ثلج ينصهر وحفر علامة ( صفر مئوي ) عند النقطة التي يقف عندها الخيط الزئبقي ثم يوضع في ماء يغلي حيث يتحرك الزئبق إلى موضع جديد تحفر عنده الدرجة 100 درجة مئوي ثم تقسم المسافة بين هاتين النقطتين إلى 100 جزء متساوي
الذرة :صحيح يا أستاذة ...........المقياس المئوي هو أشهر مقاييس درجة الحرارة ولكن لا ننسى أنّ هناك مقاييس أخرى شهيرة كذلك مثل المقياس الفهرنهيت ومقياس كالفن ، هلاّ أعطيتنا فكرة يا سيّد لمبة عن هذين المقياسين ؟
اللمبة :بالتأكيد صديقي ذرّة ، التدرج الفهرنهيتي ترقم فيه نقطة انصهار الثلج بالرقم 32 وعند نقطة الغليان يحفر الرقم 212 وبينهما 180 تقسيم متساوي ، أمّا تدرّج كالفن فيبدأ من 273.15 والممثّلة لدرجة إنصهار الجليد حتّى 373.15 والتي تقابل درجة غليان الماء
وللتحويل من درجة الحرارة الفهرنهيتية إلى درجة حرارة مئوية ( سيلسيوسية ) يطرح العدد 32 من القراءة الفهرنهيتية ويضرب الناتج في 5/9 . أمّا إذا أردنا تحويل الدرجة المئوية إلى درجة كالفن فإننا نجمع قيمة الدرجة المئوية مع 273 .
أما بالنسبة لكمية الحرارة فقد استعملت لفترة طويلة في موضوعات العلوم وحدة السعر ( الكالوري ) لتعبر عن كمية الحرارة وعرفت بأنها كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من الماء درجة مئوية واحدة ، وفي الوقت الذي مازالت تستخدم فيه وحدة السعر والكيلو سعر في موضوعات التغذية إلاّ أن الوحدة المتفق عليها اليوم عالمياً في مجال العلوم لقياس كمية الحرارة هي الجول حيث تؤكد هذه الوحدة حقيقة أن الحرارة صورة من صور الطاقة
الذرة :الجول ؟ ماهو الجول يا صديقي ؟
اللمبة :يعرف الجول الواحد بالنسبة للطاقة الميكانيكية بكمية الطاقة اللازمة لتحريك كتلة قدرها واحد كيلو جرام من حالة السكون عبر مسافة قدرها واحد متر في زمن قدره ثانية واحدة . ووحدته هي : ( كجم . متر مربع / ثانية مربع ) والجول الواحد يساوي 0.239 كالوري
الذرة:وتعتبر كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة واحد جرام من المادة درجة مئوية واحدة خاصية مميزة للمادة ويطلق عليها اسم السعة الحرارية .
اللمبة:صحيح يا صديقي ذرّة فالسعة الحرارية للماء تساوي 0.904 جول/جم بمعنى أنه يلزم ( 0.904 جول )لرفع درجة جرام واحد من الماء درجة مئوية واحدة
الذرة:ويمكن علمياً تقدير وقياس كمية الحرارة المصاحبة للتفاعل الكيميائي باستـخدام جهـاز المسعر الحراري ( الكالورميتر calorimeter ) أليس كذلك يا لمبة ؟
اللمبة:بلى يا صديقي ، المسعر الحراري ( الكالورميتر ) يتكوّن من صندوق معزول مملوء بالماء ويوضع به وعاء التفاعل بالاضافة الى ترمومتر ومحرك وتتلخص الفكرة التي يعتمد عليها عمل المسعر ببساطة في أن التغير في درجة حرارة كتلة معينة من الماء تعتمد على كمية الحرارة المضافة إليها أو المأخوذة منها
اختاري مايناسبك