مقياس كلفن واحد من أهم الوحدات الدولية، وله العديد من الاستخدامات في الأبحاث و التطبيقات، و هنا سنوضح ما هو كلفن ؟ و من هو مخترع مقياس كلفن؟ و كيف يمكننا التحويل من وحدة الكلفن لوحدة المئوية و وحدة الفرنهايت والعكس ؟ كل تلك الإجابات سنعرفها بالتفصيل في مقالتي عبر موسوعة.
ما هو كلفن ؟
- يعتبر كلفن من أهم الوحدات للقياس و ذلك عبر النظام العالمي لوحدات القياس لدرجات الحرارة، و يرمز لوحدة القياس كلفن من خلال (K) و يطلق عليها أيضا درجة الحرارة المطلقة.
- وهذه الوحدة من الوحدات التي نادرا استخدامها عبر الحياة اليومية، لكن لها أهمية كبيرة في مختلف الأقسام العلمية.
- يعتبر الكلفن من وحدات القياس العلمية بسبب أنه مقياس لنشاط الجزيئ عبر المادة، بمعنى أنه في درجة الصفر كلفن حركة الجزيئات تتوقف كليا و تم استخدامه سنة 1484.
- عندما نقوم بزيادة تساوي 1 درجة كلفن سوف يزداد الحجم لكمية محدده من الغاز تساوي 1/273 من الحجم الأصلي بالإضافه لضغطه.
من هو مخترع مقياس كلفن ؟
- اطلق على هذه الوحدة هذا الاسم نسبة للعالم البرطاني ويليام طومسون و يسمى أيضا اللورد كلفن، كما أن وحدة كلفن هي واحدة من ثلاث وحدات من أجل قياس درجة الحرارة.
- و يطلق على كل وحدة في ذلك المقياس كلفن و ذلك عوضا عن درجة وهو مساوي لدرجة في وحدة المقياس سيلسيوز،كما أنه لا وجود للأرقام السالبة في مقياس كلفن، فأقل عدد موجود في المقياس هو الصفر كلفن .
- كما أن اللورد كلفن كان من العلماء الموهوبين رياضيا، و كانت لأبحاثه في مجال طبيعة الحرارة دور كبير في تأسيس القانون الثاني للديناميكا الحرارية، و هو يقول أن الحرارة لن يحدث و تتدفق من خلال جسم أعلى برودة لجسم أعلى حرارة، و من وثائقه في القانون الثاني عندما تكون الحرارة ناتجة عن المصدر للطاقة التي حرارتها عاليه سوف يتم خفضها لطاقة أقل جودة.
درجة تجمد الماء بوحدة الكلفن :
عبر القرن 20 تم تحديد درجة تجمد المياه بوحدة القياس كلفن كوحدة دولية، بسبب أنها تعتبر أقل درجة حرارة عبر الكون، و أقل نقطة حرارة تم حسابها تساوي 273° مئوية، و في قياس كلفن تعتبر أقل درجة حرارة عبر الكون تساوي درجة الصفر كلفن، و من هنا تكون درجة التجمد للماء هي 273° كلفن، و درجة الغليان تساوي 373° كلفن، و من هنا يتضح أن لكل درجة واحدة من الدرجة المئوية تكون في المقابل مساوية لدرجة واحدة من الدرجة الكلفنية، و الاختلاف يكون في الصفر المطلق.
قوانين التحويل من وحدة كلفن لوحدة سيلسيوس و العكس:
توجد علاقة بين تلك الوحدتين تتميز بأنها ثابته، فعند إضافة عدد يكون ثابت على درجة السيلسيوس نحصل على درجة الكلفن، و عندما نقوم بالطرح لنفس العدد من وحدة الكلفن نحصل على الدرجة المئوية، و ذلك العدد هو 273 و المعادلات هي :
درجة القياس كلفن = درجة المئوية + 273 .
درجة القياس مئوية = درجة الكلفن – 273 .
مثال :
قم بتحويل 60° مئوية إلى درجة القياس كلفن ؟
الحل :
درجة القياس كلفن = 60° + 273 = 333
قوانين التحويل من وحدة كلفن لوحدة فهرنهايت و العكس :
هناك أيضا علاقة ثابة من أجل التحويل من وحدة كلفن إلى وحدة فهرنهايت أو العكس و ذلك ببساطة من خلال المعادلات التالية :
درجة القياس كلفن = (فهرنهايت + 459.67) × (5÷9) .
درجة القياس فهرنهايت = ( كلفن × (9÷5) )– 459.67 .
مثال :
قم بتحويل 75° فهرنهايت إلى درجة القياس كلفن؟
الحل :
درجة القياس كلفن = (75° ف + 459.67) × (5÷9) = 534.67
ما هي استخدامات كلفن ؟
أهم استخدامات مقياس كلفن :
- تكثر استخدامات مقياس كلفن خلال التطبيقات و الأبحاث العلمية وذلك بسبب الأرقام السلبية فيها، و تعتبر هذه الوةحدة مناسبة لقياس درجة الحرارة المنخفضة كثيرا مثل الهليوم السائل و أيضا النيتروجين السائل على سبيل المثال إذا قلنا: درجة واحدة من حرارة هي ثلاث أضعاف درجة الحرارة لأخرى .
- مقياس درجة الحرارة المطلقة.
- في مقياس درجة الحرارة لرانكين حيث يتم استخدامها في بعض من تطبيقات الهندسية.
- و يستخدم أيضا مقياس كلفن لكي نحدد درجة الحرارة للألوان و يكثر استخدامه في الاضاءة، بحيث يمثل كلفن درجة الحرارة للألوان مثل: اللون الابيض و الازرق بالإضافة للأحمر الساطع، الذي له علاقة بدرجات الحرارة الفيزيائية للأجسام .
مراجع:
- اللورد كلفن .