☰ خطة العام · العلوم (بالعربية)

مقاييس الحرارة وانتقالها والضغط الجوي

الأسبوع 11 · الموضوع ٢-٣ «العوامل الفيزيائية وتأثيرها في الغلاف الجوي» (١): الحرارة ومقاييس درجة الحرارة وانتقال الحرارة والتكيف مع التجمد والحر والضغط الجوي والبارومتر · 3 دروس
1

سلزيوس وكلفن وفهرنهايت، والطرق الثلاث لانتقال الحرارة

Integrated Science Sec 1 Term 1, Unit 2: pp. 84–89
الهدفأحوّل بين سلزيوس وكلفن وفهرنهايت، وأسمي الطرق الثلاث لانتقال الحرارة مع مثال لكل منها.
كلمات جديدة
الكلفن (K) · المقياس المطلق المستخدم في العلم؛ ولا توجد قيمة أقل من ٠ Kالتوصيل · انتقال الحرارة خلال المواد الصلبة أو الأجسام المتلامسة، من الساخن إلى الباردالحمل · انتقال الحرارة بحركة مائع أدفأ وأقل كثافة يصعدالإشعاع · انتقال الحرارة على هيئة موجات كهرومغناطيسية، حتى عبر الفراغ
الشرح

الحرارة من العوامل الرئيسية للمناخ: فهي تؤثر في الضغط والرياح والرطوبة والتكاثف والمطر. يسخّن ضوء الشمس اليابسة والماء، فيسخّنان الهواء فوقهما، ولذلك يكون الهواء الأدنى هو الأدفأ. وتقاس الحرارة بثلاثة مقاييس: سلزيوس (يُستخدم في مصر) وفهرنهايت (يُستخدم في الولايات المتحدة) وكلفن (يُستخدم في العلم). وللتحويل: T(K) = t(°C) + ٢٧٣ وt(°F) = ١٫٨ × t(°C) + ٣٢. يتجمد الماء عند ٠ °C = ٣٢ °F = ٢٧٣ K ويغلي عند ١٠٠ °C = ٢١٢ °F = ٣٧٣ K. ويُكتب الكلفن دون علامة درجة. وتغير مقداره ١ K يساوي تغيرًا مقداره ١ °C. وتنتقل الحرارة من الساخن إلى البارد؛ والبرودة لا تنتقل. التوصيل: في المواد الصلبة أو الأجسام المتلامسة تنقل الجسيمات الطاقة دون أن تنتقل هي؛ والفلزات توصل جيدًا والفلين والخشب يوصلان قليلًا. وتبدو الملعقة المعدنية أبرد من الخشبية في درجة الحرارة نفسها لأنها تسحب الحرارة من يدك أسرع. الحمل: في الموائع يصعد الجزء الأدفأ الأقل كثافة ويهبط الجزء الأبرد الأكثف فتتكون تيارات؛ وتحلق الطيور على الهواء الدافئ الصاعد. ولا يحدث الحمل في المواد الصلبة. الإشعاع: تنتقل الحرارة على هيئة موجات كهرومغناطيسية في كل الاتجاهات ولا تحتاج إلى وسط، فتعبر الفراغ؛ وهكذا تسخّن الشمس الأرض.

الحدث°CK°F
تجمد الماء027332
يوم معتدل2529877
غليان الماء100373212
أمثلة محلولة
حوّل ٥ °C إلى K وإلى °F. K = ٥ + ٢٧٣ = ٢٧٨ K. °F = ١٫٨ × ٥ + ٣٢ = ٩ + ٣٢ = ٤١ °F.
حوّل ٣٥٠ K إلى °C وإلى °F. °C = ٣٥٠ − ٢٧٣ = ٧٧ °C. °F = ١٫٨ × ٧٧ + ٣٢ = ١٣٨٫٦ + ٣٢ = ١٧٠٫٦ °F.
حوّل ٩٥ °F إلى °C. اطرح ٣٢ أولًا: ٩٥ − ٣٢ = ٦٣. ثم اقسم على ١٫٨: ٦٣ ÷ ١٫٨ = ٣٥ °C. وهذا يوم حار.
سمِّ طريقة انتقال الحرارة في كل حالة. تسخن ملعقة معدنية في حساء ساخن: التوصيل. يصعد هواء دافئ فوق المدفأة: الحمل. تشعر بدفء الشمس على وجهك: الإشعاع.
نشاط الفصل

ثلاث ملاعق، بمساعدة أحد الكبار. ضع ملعقة معدنية وأخرى بلاستيكية وثالثة خشبية في كوب من ماء الصنبور الدافئ (نحو ٤٠ °C كحد أقصى، لا ماء ساخنًا). بعد دقيقة المس الأطراف العليا ورتبها من الأدفأ إلى الأبرد. ثم ضع قطرة ملوّن طعام في كوب ماء دافئ وأخرى في كوب ماء بارد، وصف كيف يتحرك اللون (الحمل). وأخيرًا ضع يدك قرب نافذة مشمسة ثم في الظل: أي نوع من انتقال الحرارة هذا؟

تدرّب
1
حوّل ٢٥ °C إلى كلفن.
2
حوّل −١٠ °C إلى °F.
3
الملعقتان في حرارة الغرفة. لماذا تبدو المعدنية مع ذلك أبرد في يدك؟
4
لماذا لا يحدث الحمل في مادة صلبة؟
5
أي أنواع انتقال الحرارة لا يحتاج إلى وسط؟