يعتبر التحويل من فهرنهايت إلى كلفن أحد المشاكل التي تمت دراستها في الفيزياء ، حيث أن فهرنهايت وكلفن هما وحدتان لقياس درجات الحرارة ، حيث يتم التحويل بين الوحدتين باستخدام معادلات رياضية طورها العلماء لتسهيل العملية للفيزيائيين ، وهذه العملية هي من خلال تحويل الفهرنهايت إلى درجات مئوية ، ومن ثم التحويل من الدرجة المئوية إلى كلفن ، عن طريق المعادلات الرياضية الخاصة بذلك ، والتي سنذكرها في هذا المقال.

تعريف كلفن وفهرنهايت

كما ذكرنا سابقًا ، يعد فهرنهايت وكلفن وحدتين لقياس درجة الحرارة ، وإليك كيفية تطوير كل منهما:

فهرنهايت

فهرنهايت هو مقياس لدرجة الحرارة يعتمد على درجة غليان الماء عند 212 ونقطة التجمد عند 32. طوره العالم دانيال غابرييل فهرنهايت ، عالم فيزياء ألماني ، لكنه عاش وعمل بشكل أساسي في هولندا. والآن ، في عام 1714 ، طور فهرنهايت مقياس حرارة حديث ، مقياس الزئبق ، والذي يقيس بدقة أكثر من القياسات السابقة لدرجة الحرارة. كان مقياس فهرنهايت عبارة عن ترمومتر قائم على الكحول ، وكان مقياس الحرارة يحتوي على نقطتين (0) هما أدنى نقطة و (60) درجة حرارة الماء المغلي. نظرًا لأن مقياس الحرارة الزئبقي أكثر دقة ، قرر فهرنهايت توسيع المقياس السابق بضرب قيمه في أربعة. [1]

كلفن

تم تطوير مقياس حرارة كلفن من قبل العالم البريطاني المولود في بلفاست ويليام طومسون ، المعروف باسم اللورد كلفن. 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 في تحديد نطاق المقياس ، حيث يتجمد الماء عند (273.16 كلفن) ويغلي (373.16 كلفن) وبالتالي يكون الفرق بينهما 100 درجة. [2]

تحويل من فهرنهايت إلى كلفن

كما ذكرنا سابقًا أن التحويل من الفهرنهايت إلى الكلفن مبني على بعض المعادلات ، فسنشرحها على النحو التالي:

أولاً: التحويل من فهرنهايت إلى سلزيوس = 5/9 * (F-32) … (1) أين ؛ س: درجة الحرارة المئوية: درجة الحرارة بالفهرنهايت ثانيًا: التحويل من الدرجة المئوية إلى كلفن … (2) K = C + 273 حيث ، Q: درجة الحرارة المئوية: درجة الحرارة بالكلفن [3]

التحويل من فهرنهايت إلى كلفن بمعادلة واحدة

هناك معادلة تلخص المعادلتين السابقتين في خطوة واحدة ، ويمكن اشتقاقها عن طريق استبدال المعادلة الأولى في المعادلة الثانية ، لذلك لدينا المعادلة التالية:

ك = 5/9 * (ع + 460) …[3)[4]

الكيانات التي تستخدم المقاييس الثلاثة في العالم

فهرنهايت

يستخدم مقياس فهرنهايت حاليًا بشكل رئيسي في الولايات المتحدة ، بالإضافة إلى جزر كايمان وبالاو وجزر الباهاما وبليز. تستخدم فروع العلوم الأخرى مقياس النسبة المئوية. يواصل علماء الأرصاد الجوية في الولايات المتحدة استخدام فهرنهايت للتنبؤ بالطقس وإعداد تقارير الطقس ، كما يستخدم خبراء الأرصاد الجوية الكنديون مقياس فهرنهايت بالتزامن مع مقياس سيليزي في بعض الأحيان. لاحظ أنصار فهرنهايت أن التغير في الدرجة في مقياس فهرنهايت هو تغير في درجة الحرارة يمكن للشخص العادي اكتشافه.

كلفن

أصبح مقياس كلفن شائعًا في التطبيقات العلمية نظرًا لقلة الأرقام السالبة في المختبرات العلمية المختلفة ، حيث أن هذا المقياس مناسب لتسجيل درجات حرارة منخفضة جدًا للهيليوم السائل والنيتروجين السائل على سبيل المثال. كما أن عدم وجود أرقام سالبة يجعل من السهل حساب الفرق بين درجات الحرارة ، كأن تقول أن درجة حرارة واحدة تساوي ثلاثة أضعاف درجة حرارة أخرى.

درجة مئوية

على الرغم من اكتشاف درجات مئوية وفهرنهايت في نفس الوقت تقريبًا ، فقد تم استبدال فهرنهايت على نطاق عالمي بدرجات مئوية 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 الطريق لتوحيد القياسات المترية. حاليًا ، لم يتبق سوى عدد قليل من دول العالم التي تلتزم بمقياس فهرنهايت ، بقيادة الولايات المتحدة الأمريكية ، بينما تفضل بعض الدول الجمع بين المقياسين ، مثل المملكة المتحدة.

أصبح التحويل من فهرنهايت إلى كلفن عملية بسيطة بفضل الصيغ الرياضية التي طورها العلماء لتسهيل الطلاب ، ولدى الدول والسلطات المختصة خيار استخدام وحدة القياس المناسبة وفقًا للمعايير التي تحددها. [5]