الفيزياء

التطور الزمني التي شهدتها الأدوات المستخدمة في قياس درجة الحرارة

2011 تجارب علمية الحرارة والطاقة

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

درجة الحرارة أدوات قياس درجة الحرارة الفيزياء

كم هي «حرارة اليوم»؟ تحتاج الإجابة عن هذا السؤال إلى طريقة يُعوَّلُ عليها لقياس درجة حرارة الهواء، والمقصود بذلك قياس سرعة جزيئات الهواء، لذلك أنت بحاجة لاستخدام ميزان الحرارة.

تعلّمتَ في النشاط (1) أن الحرارة هي الطاقة التي تملكها المادة بسبب حركة جزيئاتها، بينما تعني درجة الحرارة قياس سرعة الجزيئات في جسم من الأجسام، ولكي يتحقق قياس درجة الحرارة بشكل دقيق يحتاج العلماء إلى أدوات ذات حساسية عالية.

إن أول أداة علمية استعملت لقياس التغيرات التي تطرأ على درجة الحرارة كانت معروفة باسم «الكشَّاف الحراري».

 

وقد صُنع أول كشَّاف حراري في القرن الثالث قبل الميلاد من جانب عالم يوناني يُدعى (ستسبيوس). يتألف هذا الجهاز من كرة مجوفة تحوي أنبوباً يخرج من قسمها العلوي مغموساً في وعاء من الماء.

عندما تسخن الكرة يتمدد الهواء داخل الأنبوب ثم يخرج على شكل فقاعات من الماء، وعندما تبرد الكرة ينكمش الهواء (أي يحتل حيزاً أقل) فيسحب الماء نحو أعلى الأنبوب.

وبهذا استطاع كشَّاف الحرارة أن يبيّن التغيرات التي كانت تحصل من دون أن يحدد مقدار ذلك التغيير لعدم وجود مقياس مدرّج لقياس درجة الحرارة.

 

وفي حوالي العام 1592 اخترع عالم الفيزياء الإيطالي (غاليليو غليلي) (1564 – 1642) كشَّاف حرارة أكثر دقة، غير أنه لم يقم بالخطوة الكبيرة اللاحقة، والمقصود بها اختراع المقياس المتدرج على الأنبوب، بحيث يتسنى توصيف كل درجة حرارة برقم محدد.

أخذ أحد أصدقاء (غاليليو)، وهو طبيب إيطالي يُدعى (سانتوريو) (1561 – 1636)، جهاز (غاليليو) ووضع عليه درجتين: مستوى السائل عندما يُغرس الكشَّاف في الثلج، والمستوى الآخر عندما يوضع الكشَّاف أمام لهب الشمعة، ثم قام بعد ذلك بتقسيم المسافة بين هذين المستويين إلى 110 أجزاء متساوية تسمى درجات.

ويمكن لدرجات الحرارة الأخرى أن تقرأ الآن وتقارن مع هذه الدرجات العالية والمنخفضة. لقد كان ذلك أول ميزان حرارة حقيقي. سرعان ما استُبدل ميزان الحرارة الذي اخترعه (سانتوريو) بأجهزة أكثر دقة.

 

ومعظم تلك الموازين كانت عملية لأنها اعتمدت على مبدأ أن السوائل والغازات تشغل حيّزاً أقل عندما تبرد، وحيزاً أكبر عندما تصبح أكثر حرارة.

إن ميزان الحرارة الأكثر انتشاراً هو الذي يحتوي على سائل داخل أنبوب زجاجي، فعندما يسخن ميزان الحرارة يتمدد الزجاج والسائل.

وإذا تمدد السائل أكبر من تمدد الزجاج فإنه ينتقل داخل الأنبوب الزجاجي نحو الأعلى. ولا يزال هذا النوع من موازين الحرارة يُستعمل في المنازل ومن قبل الممرضات والأطباء.

 

لقد استخدمت أول موازين للحرارة الكحول. ففي بداية القرن الثامن عشر أدرك العالم الفيزيائي الألماني (دانيال جبرائيل فهرنهايت) (1686 – 1736) أن الزئبق كان أفضل السوائل من حيث الاستخدام.

فالزئبق هو المعدن الوحيد الذي يكون سائلاً عند درجة حرارة الغرفة، وهو موصل جيد للحرارة، ما يعني أن جميع أجزاء هذا المعدن تصل سريعاً إلى درجة الحرارة نفسها عندما يسخن ميزان الحرارة أو يبرد.

وعلى عكس الكحول، لا يبلل الزئبق الزجاج أو يعلق داخل ميزان الحرارة، إذ إنه يتدرج بين أعلى وأسفل الأنبوب بانسياب.

 

إن أعلى درجات حرارة معروفة في هذا الكون تحدث للحظة قصيرة عند انفجار النجوم.

أما أدناها فتحدث على سطح كوكبنا الأرضي في مختبرات ذات درجات حرارة منخفضة، حيث يعمل العلماء على أجهزة تصل درجات الحرارة فيها إلى واحد من مليار من درجة الصفر المطلق.

التقدم العلمي
‫‪اللقاحات القابلة للأكل..
اللقاحات القابلة للأكل تعد بديلا مناسبا للحصول على لقاحات آمنة وفعالة، وهي لقاحات تحتوي على مولد ضد صالح للتناول دول عدة تراهن على الطحالب الدقيقة المعدلة وراثيًا لتطوير لقاح لمرض كوفيد-19 صالح للأكل مستخدمة الهندسة الوراثية د. طارق قابيل أستاذ في كلية العلوم - جامعة القاهرة مصر
     منذ استشراء جائحة فيروس كورونا المستجد المسبب لجائحة كوفيد-19، هرعت كثير من المؤسسات الطبية وحكومات بعض الدول إلى تكثيف البحوث ودعم الدراسات الهادفة ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪إنشاء مستشفيات جديدة في ووهان
ع إبلاغ المستشفيات القائمة عن نقص في الأسرّة بسبب زيادة الطلب الناجم عن انتشار فيروس كورونا السريع، قررت الصين في 24 يناير البدء ببناء مستشفيات جديدة. بعد أقل من أسبوعين، فتحت أبواب المرافق الطبية الجديدة لاستقبال أول المرضى.
أنشئ مستشفيان جديدان في ووهان، عاصمة مقاطعة هوبي، في الأسبوع الأول من شهر فبراير. واستغرق الأمر أقل من أسبوعين للانتقال من وضع حجر الأساس في الموقع إلى البدء باستقبال أول المرضى. والمستشفيان الجديدان - مستشفى ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لماذا تُسبب السمنةُ تفاقمَ مرض كوفيد-19؟
غطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر ومؤسسة هيسينغ-سيمونز Pulitzer Center.
بقلم:     ميريديث وادمان
ترجمة:  مي بورسلي
 
في ربيع هذا العام، بعد أيام من ظهور أعراض تشبه أعراض الإنفلونزا والحمى، وصل رجل إلى غرفة الطوارئ في المركز الطبي بجامعة فيرمونت Vermont Medical Center. كان شابا، في أواخر الثلاثينات من عمره، وكان يعشق زوجته وأطفاله الصغار. وكان يتمتع بصحة جيدة، وقد كرّس ساعات لا نهاية لها في إدارة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪الفيروس التاجي يثير التخمينات حول موسم الإنفلونزا
قلم:    كيلي سيرفيك
ترجمة: مي بورسلي
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر  Pulitzer Center ومؤسسة هايسنغ-سيمونز  Heising-Simons Foundation.
في شهر مارس 2020، بينما كان نصف الكرة الجنوبي يستعد لموسم الإنفلونزا الشتوي أثناء محاربة مرض كوفيد-19 COVID-19، وضعت شيريل كوهين Cheryl Cohen -عالمة الأوبئة، وزملاؤها في المعهد الوطني للأمراض المعدية National Institute for Communicable Diseases بجنوب إفريقيا اختصار: ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪كيف تقاوم العدوى باستعادة شباب جهازك المناعي
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
اغسل يديك بعنايةٍ لعشرين ثانية، غطّ عطستك بمرفقك، تجنب ملامسة وجهك، ابقَ على مسافة مترٍ عن الآخرين، وكملجأ أخير ٍ، اعزل نفسك بعيداً عن الجميع لمدة أسبوعٍ مع ما تحتاج إليه من أغراض. وإذا أردت أن تتجنب فيروس كورونا المستجد، فكل هذه أفكارٌ جيدةٌ. لكن، في نهاية المطاف، خطُ الدفاع الذي يقف بينك وبين الإصابة بكوفيد 19 Covid-19 هو جهازك المناعي.
نعلم أن الجهاز المناعي يَضْعُفُ عندما نتقدم في ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لقاح أكسفورد آمن ويحفز على الاستجابة المناعية
قلم:    كلير ويلسون، جيسيكا هامزيلو، آدم فوغان، كونارد كويلتي-هاربر، ليلى ليفربول
ترجمة: مي منصور بورسلي
آخر أخبار فيروس كورونا حتى 20 يوليو 2020 الساعة 5 مساء
 
لقاح أكسفورد المرشح للتطعيم ضد الفيروس التاجي يبدو آمنًا ويحفز على الاستجابة المناعية
اللقاح ضد الفيروس التاجي Coronavirus الذي طورته جامعة أكسفورد University of Oxford بالتعاون مع شركة الأدوية آسترازينيكا AstraZeneca آمنٌ وينشط الاستجابة المناعية لدى الأشخاص، ... (قراءة المقال)
‫‪حياة في الزُّهرة
ي الأسبوع الماضي فريق فلكي عالمي اعلن عن اكتشاف اثار و علامات حيوية ممكن ان تكون صادرة من حياة على كوكب الزهرة و هذه العلامة هي عبارة عن اكتشاف مركب يسمى الفوسفين متواجد في طبقات الغلاف الجوي .. و قد و نضع تحت قد خطوط حمراء .. قد تكون هذه المادة صادرة من حياة هناك و بالاخص من الميكروبات .. هكذا أعلنت الجمعية الملكية الفلكية في مؤتمرها الأسبوع الماضي .. للامانة هذا الخبر يجب الا يمر مرور الكرام و هو خبر ضخم جدا جدا .. صاعق و مفرح و غريب و مشاعر ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪بطاريات نووية آمنة وطويلة الأمد قد تكون حقيقة واقعة قريبًا
قلم:    ديفيد هامبلينغ
ترجمة: مي بورسلي
في عام 1977 انطلق المسباران فوياجر Voyager لبدء ما سيثبت أنه أطول الرحلات التي قطعتها أجسام من الأرض على الإطلاق. حاليا، غادرت المركبتان المجموعة الشمسية والمسبار فوياجر 2 يرسل إلينا قياسات الفضاء بين النجوم. ومع تقدم الإنجازات، فإنها تُصنف من بين أعمق الإنجازات البشرية. ولكن نادرًا ما يُحتفى بأحد الجوانب الحاسمة لهذا النجاح: فمن المؤكد أن لدى هذين المسبارين بطاريات جيدة.
في ظروف الحياة ... (قراءة المقال)