يعد التحويل من فهرنهايت إلى كلفن أحد الموضوعات التي تمت دراستها في الفيزياء، حيث أن فهرنهايت وكلفن هما وحدتان لقياس درجة الحرارة، حيث يتم التحويل بين الوحدتين باستخدام المعادلات الرياضية التي طورها العلماء لتسهيل العملية على الطلاب. وهذه العملية تتم من خلال تحويل درجات فهرنهايت إلى سلزيوس، ثم تحويل الدرجة المئوية إلى كلفن، باستخدام معادلات رياضية خاصة، والتي سنذكرها في هذا المقال.
محتويات
تعريف كلفن وفهرنهايت
نظرًا لأن فهرنهايت وكلفن وحدات قياس درجة أعلاه، فإليك كيفية توسيع كل منهما
فهرنهايت
إنه مقياس درجة حرارة يعتمد على درجة غليان الماء عند 212 ونقطة الغليان عند 32. تم تطويره بواسطة دانيال غابرييل فهرنهايت، عالم فيزياء ألماني، لكنه عاش وعمل بشكل أساسي في هولندا. والآن، في عام 1714، طور فهرنهايت مقياس حرارة حديثًا، مقياس الزئبق، والذي يقيس بدقة أكثر من مقاييس درجات الحرارة السابقة. كان مقياس فهرنهايت عبارة عن ترمومتر قائم على الكحول وكان مقياس الحرارة يحتوي على نقطتين (0)، أدنى نقطة، و (60) درجة حرارة الماء المغلي. نظرًا لأن مقياس الحرارة الزئبقي أكثر دقة، قرر فهرنهايت تمديد المقياس السابق بضرب قيمه في أربعة.
كلفن
تم تطوير مقياس درجة حرارة كلفن من قبل العالم البريطاني المولود في بلفاست ويليام طومسون، المعروف باسم اللورد كلفن. مقياس كلفن هو أحد المقاييس الثلاثة الأكثر شيوعًا المستخدمة لقياس درجة الحرارة، جنبًا إلى جنب مع فهرنهايت ودرجة مئوية. مثل مقاييس درجة الحرارة الأخرى، نعتمد على نقاط التجمد والغليان للماء لتحديد نطاق المقياس، حيث يتجمد الماء عند (273.16 كلفن) ويغلي (373.16 كلفن)، بحيث يكون الفرق بينهما 100 درجة.
تحويل من فهرنهايت إلى كلفن
كما ذكرنا سابقًا، فإن التحويل من فهرنهايت إلى كلفن يعتمد على بعض المعادلات، والتي سنشرحها أدناه
أولاً التحويل من فهرنهايت إلى سلزيوس = 5/9 * (F-32) … (1) أين ؛ س درجة الحرارة بالدرجة المئوية س درجة الحرارة بالفهرنهايت ثانيًا التحويل من الدرجة المئوية إلى كلفن … (2) K = Q + 273، أين ؛ س درجة الحرارة بالدرجة المئوية K درجة الحرارة بالكلفن
حوّل من فهرنهايت إلى كلفن باستخدام معادلة
هناك معادلة تلخص المعادلتين السابقتين في خطوة واحدة، والتي يمكن اشتقاقها عن طريق استبدال المعادلة الأولى في المعادلة الثانية، مما ينتج عنه المعادلة التالية
ك = 5/9 * (ف + 460) …[3)
الكيانات التي تستخدم المقاييس الثلاثة في العالم
فهرنهايت
يستخدم مقياس فهرنهايت حاليًا بشكل أساسي في الولايات المتحدة، وكذلك في جزر كايمان، وبالاو، وجزر الباهاما، وبليز. تستخدم فروع العلوم الأخرى مقياس النسبة المئوية. يواصل خبراء الأرصاد الجوية في الولايات المتحدة استخدام فهرنهايت للتنبؤ بالطقس وتقارير الطقس، ويستخدم خبراء الأرصاد الجوية الكنديون أحيانًا فهرنهايت بالتزامن مع درجة مئوية. أشار مؤيدو مقياس فهرنهايت إلى أن التغير بدرجة واحدة على مقياس فهرنهايت هو تغير في درجة الحرارة يمكن اكتشافه من قبل الشخص العادي.
كلفن
أصبح مقياس كلفن شائعًا في التطبيقات العلمية نظرًا لقلة الأرقام السالبة في العديد من المعامل العلمية، حيث يعد هذا المقياس مناسبًا لتسجيل درجات حرارة منخفضة جدًا للهيليوم السائل والنيتروجين السائل على سبيل المثال. يؤدي عدم وجود علامة سالبة أيضًا إلى تسهيل حساب الاختلاف بين درجات الحرارة، مثل القول إن درجة حرارة واحدة تساوي ثلاثة أضعاف درجة حرارة أخرى.
درجة مئوية
على الرغم من اكتشاف درجات مئوية وفهرنهايت في نفس الوقت تقريبًا، فقد حل محل فهرنهايت عالميًا بالدرجة المئوية في معظم البلدان وفي معظم التطبيقات. وكان ذلك في أواخر الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي، عندما تم تطبيق مقياس سيليزيوس على مراحل من قبل الحكومات في جميع أنحاء العالم كجزء من طريقة توحيد القياسات المترية، ولم يتبق سوى عدد قليل من البلدان في العالم اليوم. إلى مقياس فهرنهايت بقيادة الولايات المتحدة الأمريكية، بينما تفضل أن تجمع بعض الدول بين المقياسين، مثل المملكة المتحدة.
أصبح التحويل من فهرنهايت إلى كلفن عملية بسيطة بفضل المعادلات الرياضية التي طورها العلماء لتسهيل الأمر على الطلاب، ولدى البلدان والسلطات المختصة خيار استخدام وحدة القياس المناسبة بناءً على المعايير التي تحددها.