شارح الدرس: مقياس كلفن لدرجة الحرارة الفيزياء • الصف الثاني الثانوي

مثال ١: التحويل من سلزيوس إلى كلفن

سُخِّن وعاء به ماء فارتفعت درجة حرارته من درجة حرارة إلى . ما مقدار زيادة درجة حرارة الماء بالكلفن؟

الحل

كل زيادة مقدارها وحدة واحدة بالكلفن تقابلها زيادة مقدارها وحدة واحدة بالسلزيوس. وترتفع درجة حرارة الوعاء بهذه الطريقة.

بالسلزيوس، التغير في درجة الحرارة هو:

إذن، ارتفعت درجة الحرارة بمقدار .

تتغير درجات الحرارة على مقياسَي كلفن وسلزيوس بالمقدار نفسه، ومن ثم، فإن درجة حرارة الماء في الوعاء تزداد بالمقدار نفسه بالكلفن (إلا أن الوحدة التي نستخدمها لا تضمن درجة كما أننا لا نستخدم رمز درجة).

وبذلك، نستنتج أن درجة حرارة الماء في الوعاء ارتفعت بمقدار 48 كلفن.

مثال ٢: التحويل بين السلزيوس والكلفن

ما مقدار بـالكلفن؟

الحل

نعرف أن:

ومن ثم، فإن على مقياس كلفن تساوي 255 K.

مثال ٣: التحويل بين الكلفن والسلزيوس

كم يساوي 330 K بالدرجات السلزية؟

الحل

بدلًا من أن تكون درجة الحرارة الابتدائية معطاة لنا بالدرجة السلزية، وجدنا أنها بوحدة الكلفن. للتحويل، علينا طرح 273 بدلًا من إضافتها:

للحصول على الدرجة السلزية، نطرح 273 من كلا الطرفين:

يساوي 330 K، وعليه، فإن:

بإجراء عملية الطرح، نحصل على:

مثال ٤: التحويل من فهرنهايت إلى كلفن

ما قيمة بالكلفن؟ قرب إجابتك إلى أقرب كلفن.

الحل

أولًا، نحول من درجة فهرنهايت إلى درجة سلزية باستخدام المعادلة:

بالتعويض بالقيمة ، نحصل على:

بعد اجراء الطرح، نحصل على:

وبالضرب في نحصل على:

والآن بعد أن أصبحت لدينا القيمة بالدرجة السلزية، كل ما علينا فعله هو جمع 273:

وبما أننا نريد الناتج لأقرب درجة، نقرِّب إجابتنا إلى 300 K.

مثال ٥: التحويل من كلفن إلى فهرنهايت

كم يساوي 400 K بـدرجة فهرنهايت؟ قرب إجابتك إلى أقرب درجة فهرنهايت.

الحل

أولًا، نحول وحدة كلفن إلى سلزيوس عن طريق طرح 273:

بعد ذلك، نستخدم معادلة تحويل الدرجة السلزية إلى فهرنهايت:

وبالتعويض بالقيمة السلزية، : نحصل على:

بعد ذلك، نضرب في 127، لنحصل على:

وبالجمع نحصل على القيمة بالفهرنهايت:

علينا إيجاد الناتج لأقرب درجة، لذلك نقرب إجابتنا لـ .

مثال ٦: فهم العلاقات الخطية بين السلزيوس والفهرنهايت والكلفن

يوضح التمثيل البياني مقياس سلزيوس ومقياس فهرنهايت لدرجات الحرارة مع مقياس كلفن لدرجات الحرارة، حيث يمثل المحور الأفقي مقياس كلفن لدرجات الحرارة. أي خط يُمثل مقياس فهرنهايت لدرجات الحرارة؟

الحل

بالمقارنة بين درجة الحرارة السلزية والفهرنهايت، نجد أن درجة فهرنهايت تزداد بوتيرة أكبر. ومن ثم، نتوقع أن يكون الخط الذي يمثل مقياس فهرنهايت له ميل أعلى، والذي على ما يبدو هو الخط البرتقالي.

باستخدام الأعداد على التمثيل البياني للتحقق من ذلك، نعرف أنه بما أن 0 K يساوي درجة سلزية، فكل ما علينا فعله هو تحديد أي خط يقع عند درجة سلزية عندما تكون درجة الحرارة 0 K. يقع الخط الأزرق عند والخط البرتقالي عند تقريبًا.

ومن ثم، نستنج أن الخط الأزرق يمثل الدرجة السلزية، والخط البرتقالي يمثل الدرجة بالفهرنهايت.