تُعتبر درجة الحرارة مقياساً موضوعيّاً لسخونة أو برودة جسم ما. يمكن قياس درجة الحرارة باستخدام ميزان حرارة أو مسعر، حيث إنّها وسيلة لتحديد مقدار الطاقة الداخلية الموجودة داخل النظام.
بما أمّ البشر يستشعرون على الفور مقدار الحرارة والبرودة في منطقة ما، فإنّه من المفهوم ضمناً أن درجة الحرارة هي سمة من سمات الواقع الذي يحيط بنا ونشعر به بشكل بديهيّ إلى حد ما. إن درجة الحرارة مفهوم ذو أهميّة بالغة ضمن مجموعة واسعة من التخصصات العلمية.
يمتلك كلّ واحد منّا تجربة مع مقياس الحرارة في السياق الطبي حيث يستخدمه الأطباء (أو الآهل) لتمييز درجة حرارتنا كجزء من تشخيص مرضنا.
الحرارة ودرجة الحرارة
لاحظ أن درجة الحرارة تختلف عن الحرارة على الرغم من ارتباط المفهومين. إنّ درجة الحرارة هي مقياس للطاقة الداخلية للنظام، في حين أن الحرارة هي مقياس لكيفية نقل الطاقة من نظام (أو جسم) إلى آخر. يوصف ذلك بواسطة النظرية الحركية kinetic theory على الأقل بالنسبة للغازات والسوائل. كلما زادت الحرارة الممتصة بواسطة مادة كلما بدأت الذرات داخل المادة تتحرك بسرعة أكبر، وبالتالي ازداد ارتفاع درجة الحرارة. تصبح الأمور أكثر تعقيدًا بالنسبة للمواد الصلبة، لكن هذه هي الفكرة الأساسية.
موازين درجة الحرارة
توجد عدة مقاييس لدرجة الحرارة. تستخدم درجة حرارة فهرنهايت بشكل شائع، على الرغم من استخدام الوحدة الدولية (SI) سنتيغراد Centrigrade (أو مئوية) في معظم أنحاء العالم.
يستخدم مقياس كلفن في الغالب في الفيزياء، ويتم ضبطه بحيث تكون درجة صفر كلفن هي صفر مطلق، وهي أبرد درجة حرارة ممكنة نظريًّا، حيث تتوقف كل الطاقة الحركية.
قياس درجة الحرارة
يُظهِر مقياس الحرارة التقليدي درجة الحرارة من خلال احتوائه على سائل يتمدد مع ازدياد الحرارة ويتقلص كلّما زادت البرودة.
يتحرك السائل الموجود داخل أنبوب مغلق على طول المقياس في الجهاز كلما تغيرت درجة الحرارة.
يمكننا أن نعود إلى التاريخ لمعرفة أصل الفكرة بما يتعلّق بكيفية قياس درجة الحرارة كما هو الحال مع الكثير من العلوم الحديثة. كتب الفيلسوف هيرو من الأسكندرية في القرن الأول قبل الميلاد في كتاب "القياسات"Pneumatics عن العلاقة بين درجة الحرارة وتوسع الهواء. نُشر هذا الكتاب في أوروبا في عام 1575، مما ألهم صانعي موازين الحرارة طوال القرن التالي.
كان غاليليو واحداً من أوائل العلماء الذين سجلوا استخدام هذا الجهاز بالفعل، على الرغم من أنه من غير الواضح ما إذا قام ببنائه بنفسه أو اكتسب الفكرة من شخص آخر. لقد استخدم جهازًا يسمى مقياس الحرارة التفريقي thermoscope لقياس كمية الحرارة والبرودة، على الأقل في وقت مبكر من عام 1603.
حاول علماء آخرون إنشاء موازين الحرارة التي تقيس درجة الحرارة عن طريق تغيير الضغط داخل جهاز القياس المغلق خلال القرن السابع عشر. بنى "روبرت فلود" مقياس حرارة تفريقي يحتوي على مقياس درجة الحرارة المدمج في البنية المادية للجهاز في عام 1638 فنتج عنه أول مقياس حرارة.
طور كل من هؤلاء العلماء نطاقات قياس خاصة بهم، لكن لم ينجح أي منهم في وضع نظام مركزي للقياس حتى قام "دانييل غابرييل فهرنهايت" في أوائل القرن الثامن عشر الميلادي ببناء مقياسه الخاص.
قام فهرنهايت ببناء ميزان حرارة بالكحول في عام 1709، لكن ميزانه المعتمد على الزئبق عام 1714 هو ما أصبح المعيار الذهبي لقياس درجة الحرارة.
المصدر