التحويل من الفهرنهايت إلى السيليزيوس: دليل شامل

ما هي درجة الحرارة؟

في عالم الفيزياء، تعتبر درجة الحرارة مؤشرًا يعكس مدى سخونة أو برودة جسم أو مادة معينة. يتم تحديد ذلك بالرجوع إلى معيار قياسي يعتمد على نظام معين لقياس درجات الحرارة. عندما يصل نظامان مختلفان إلى حالة من التوازن الحراري، فإن درجة حرارتهما تكون متساوية.

بمعنى آخر، درجة الحرارة تعبر عن متوسط الطاقة الحرارية التي تمتلكها مادة ما. تخيل وعاءً يحتوي على غاز، ستجد أن متوسط الطاقة الحركية – التي بدورها تولد الطاقة الحرارية – لهذا الغاز له قيمة محددة. إذا قمنا بقياس سرعة كل جزيء على حدة، سنلاحظ تباينًا في السرعات، حيث توجد جزيئات سريعة (تمتلك طاقة حركية عالية) وجزيئات بطيئة (تمتلك طاقة حركية منخفضة). لذا، وبما أن درجة الحرارة تعكس متوسط الطاقة الحرارية، فإنها لا تعتمد على عدد الجزيئات أو حجمها.

الوحدات المستخدمة لقياس الحرارة

تتوفر عدة وحدات يمكن استخدامها في قياس درجة الحرارة، وكل وحدة لها خصائصها وقواعدها الخاصة، بالإضافة إلى طريقة استنباط فريدة. تعتمد هذه الوحدات على مراجع مختلفة لتعريف درجة الحرارة، وتُستخدم في أماكن مختلفة على الرغم من أن جميعها يمكن أن يكون صالحًا للاستخدام في أي مكان. إلا أن التقاليد والأعراف تحدد في الغالب أماكن استخدامها. هناك أربع وحدات شائعة لقياس درجة الحرارة وهي:

• كلفن (Kelvin): في هذا النظام، تتجمد المياه عند درجة 273.15 كلفن، بينما تغلي عند درجة 373.15 كلفن.
• سيلسيوس (Celsius): في هذا النظام، تتجمد المياه عند درجة 0 سيلسيوس، بينما تغلي عند درجة 100 سيلسيوس.
• فهرنهايت (Fahrenheit): في هذا النظام، تتجمد المياه عند درجة 32 فهرنهايت، بينما تغلي عند درجة 212 فهرنهايت.
• رانكن (Rankine): هذا النظام هو الأقل شيوعًا. تتجمد المياه عند درجة 492 رانكن، بينما تغلي عند درجة 672 رانكن.

طريقة التحويل من فهرنهايت إلى سيليزيوس

يمكن التحويل بين جميع الأنظمة المذكورة أعلاه باستخدام علاقات رياضية محددة. عند التحويل بين وحدة سيليسيوس ووحدة فهرنهايت، نستخدم إحدى الصيغتين التاليتين:

درجة الحرارة بالسيلزيوس = (درجة الحرارة بالفهرنهايت – 32) / 1.8

درجة الحرارة بالفهرنهايت = درجة الحرارة بالسيلزيوس × 1.8 + 32

التحويل بين مختلف الوحدات

فيما يلي علاقات التحويل الأساسية بين درجات الحرارة المختلفة، حيث يمكن استنتاج باقي علاقات التحويل من هذه العلاقات الأساسية. على سبيل المثال، يمكن استنتاج العلاقة للتحويل بين درجة الحرارة بالسيلزيوس ودرجة الحرارة بالفهرنهايت من العلاقات التالية:

• درجة الحرارة بالسيلزيوس = درجة الحرارة بالكلفن – 273.15
• درجة الحرارة بالرانكن = (5/9) × درجة الحرارة بالكلفن
• درجة الحرارة بالفهرنهايت = درجة الحرارة بالرانكن – 459.67

أمثلة عملية

مثال (1):

أُصيب طفل بمرض أدى إلى ارتفاع درجة حرارته. أراد والد الطفل التأكد من ارتفاع حرارته فاستخدم ميزان الحرارة الموجود في المنزل. بعد القياس، وجد الأب أن درجة حرارة طفله هي 104. مع العلم أن درجة حرارة الإنسان الطبيعية هي حوالي 37.5 سيلسيوس، أدرك الأب أن الميزان يقيس بالفهرنهايت. هل درجة حرارة الطفل مرتفعة حقًا؟

الحل:

للتأكد من ارتفاع درجة حرارة الطفل، يجب تحويل قراءة الميزان إلى سيلسيوس.

س = (ف – 32) / 1.8
س = (104 – 32) / 1.8
س = 72 / 1.8
س = 40 سيلسيوس

إذًا، درجة حرارة الطفل مرتفعة جدًا، ويتطلب الأمر زيارة الطبيب.

مثال (2):

حصل طالب على منحة دكتوراه في الفيزياء في جامعة ستانفورد. أثناء سفره بالطائرة، أراد معرفة درجة الحرارة خارج الطائرة. وجد أن ميزان الحرارة الرقمي يعرض -40 فهرنهايت، وأيضًا -40 سيلسيوس. شك الطالب في وجود خطأ في الميزان، فهل كان الميزان معطلاً؟

الحل:

للتحقق من سلامة الميزان، سنقوم بتحويل الدرجات. نبدأ بالتحويل من سيلسيوس إلى فهرنهايت:

ف = س × 1.8 + 32
ف = -40 × 1.8 + 32
ف = -72 + 32
ف = -40 فهرنهايت

ثم نقوم بالتحويل من فهرنهايت إلى سيلسيوس:

س = (ف – 32) / 1.8
س = (-40 – 32) / 1.8
س = -72 / 1.8
س = -40 سيلسيوس

نستنتج أن -40 سيلسيوس تساوي -40 فهرنهايت، وهي الدرجة الوحيدة التي تتساوى فيها القيمتان. بالتالي، يعمل الميزان بشكل صحيح.

مثال (3):

في أحد أيام الصيف، وصلت درجة الحرارة إلى 50 سيلسيوس. كم تبلغ درجة الحرارة بالفهرنهايت؟

الحل:

ف = س × 1.8 + 32
ف = 50 × 1.8 + 32
ف = 90 + 32
ف = 122 فهرنهايت

إذًا، درجة الحرارة هي 122 فهرنهايت.

المراجع

• “temperature”, www.dictionary.com
• ” What is Temperature?”, coolcosmos.ipac.caltech.edu
• F. W. Sears and G. L. Salinger (1986), Thermodynamics, Kinetic Theory, and Statistical Thermoddynamics, USA: Addison-Wesley, Page 13,14, Part 3rd.
• “How to convert Celsius to Fahrenhei”, www.rapidtables.com