يعود اختراع مقياس درجة الحرارة الكلفن للعالم البريطاني وليام طومسون، وكبقية مقاييس الحرارة الأخرى المختلفة، تعتبر نقطة تجمد الماء وغليانه هي النقطة الأساسية التي تستعمل في تكوين نطاق المقياس، كما يستبدل مصطلح درجة الحرارة بكلفن عند استعمال هذا المقياس، حيث تعادل الكلفن الدرجة المئوية في المقياس المئوي، أمّا النطاق المستخدم فيتراوح ما بين وصول الماء لحالة التجمد عند درجة 273.16 كلفن، ووصول الماء إلى حالة الغليان عند درجة 373.16 كلفن، ويتميز هذا المقياس بأنّه لا يضم أيّ أرقام سالبة، ويعتبر الصفر هو أقل عدد، كما أنّه من أكثر المقاييس شعبيةً وأكثرها استخداماً في التطبيقات العلمية، ويعتبر الأنسب لقياس درجات الحرارة المنخفضة جداً من الهيليوم السائل، والنيتروجين السائل.
درجة حرارة هي مؤشر على كمية الطاقة الحرارية التي يختزنها الجسم كما أنها مؤشر على مدى حركية ذراته حيث يمكن رياضياً إيجاد معادلة تصل بين الطاقة الحركية لجزيئات أو ذرات جسم ما ودرجة حرارته. هناك العديد من الوحدات لقياس درجة الحرارة مثل الكلفن و السيلزيوس و درجة الحرارة هي مقياس مدى سخونة جسم ما أو برودته، وهي التي تحدد اتجاه انتقال الحرارة تلقائيا، إلا أنه ممكن استنفاذ شغل لنقلها في الاتجاه المعاكس.
المحتويات
درجة حرارة الجو :
درجة الحرارة المئوية، وهي عبارة عن وحدة تستخدم لقياس درجات الحرارة، ورمزها (C°)، وتقرأ درجة مئوية أو درجة سلسيوس؛ نسبةً للعالم السويدي أندرس سلسيوس، الذي قال أنّه يجب أن تكون درجة الصفر هي نفسها درجة تجمّد الماء، ودرجة غليانه تساوي مائة، وتغير اسم درجة الحرارة رسمياً إلى سلسيوس عام 1948م.
ثانياً: درجة حرارة الجو، وهي قيمة تعبر عن كمية الطاقة الظاهرية الموجودة فعلياً في الهواء، والتي تقاس بعدة أجهزة؛ منها ما هو زئبقي ومنها ما هو إلكترونيّ، وهناك أيضاً طرق غير مباشرة تستخدم لقياس درجة حرارة الجو، وتقسم درجة حرارة الجو إلى قسمين: الدرجة الكبرى أو العظمى: وهي أعلى درجة يتم قياسها خلال اليوم لمكان معيّن، وتقاس من خلال أجهزة إلكترونية حديثة. الدرجة الصغرى: وهي أدنى درجة حرارة تسجّل خلال اليوم لمكانٍ معيّن، وأيضاً كسابقتها تقاس بأجهزة إلكترونية.
طريقة قياس درجة الحرارة
هناك طريقةٌ معيّنةٌ يتمّ بها قياس درجة الحرارة؛ وهي بوضع جهاز القياس (الثيرمومتر أو الثيرموجراف) في الظلّ أي بعيداً عن أشعة الشمس المباشرة، وعلى ارتفاع أربعة أقدامٍ من الأرض؛ وسبب وضع الثيرموميتر في الظلّ هو أن لا يتأثر بالأشعة المباشرة للشمس، أمّا الارتفاع فهذا كي نمنع الجهاز من التأثر بالإشعاع الارضيّ.
وحدات قياس درجة الحرارة
إن الوحدة الأساسية لدرجة الحرارة في النظام الدولي للوحدات هي الكلفن يرمز لها بالرمز K.
يمكننا استخدام السليزيوس لكل التطبيقات اليومية حيث تشير درجة 0 سليزيوس إلى درجة تجمد الماء بينما تشير 100 درجة سليزيوس إلى درجة غليان الماء عند مستوى سطح البحر. حيث أنه هناك قطرات من السائل تكون متواجدة في السحب عند درجات حرارة أقل من 0 سليزيوس فإننا نشير إلى 0 سلزيوس أنه درجة الحرارة التي يبدأ الثلج عندها في الذوبان.
يتم تعريف مقياس كلفن وسليزيوس بنقطتين ثابتتين وهما الصفر المطلق والنقطة الثلاثية حسب معايير فيينا لمياه المحيط. الصفر المطلق هو 0 كلفن ويساوي -273.15 سليزيوس. النقطة الثلاثية للماء هي نقطة الطاقة الصفرية. تعرف المادة التي تكون في الحالة الأأرضية لها بدرجة حرارة 273.16 كلفن و 0.01 سليزيوس.
في الولايات المتحدة، فإن مقياس فهرنهايت واسع الانتشار. في هذا المقياس فإن درجة تجمد الماء تساوي 32 قهرنهايت ونقطة الغليان تساوي 212 فهرنهايت. ما زال مقياس رانكن يستخدم في الهندسة الكيميائية في الولايات المتحدة.