اجهزة قياس درجة الحرارة

درجة الحرارة

يسهل الشعور بدرجة حرارة الجو في حال كان دافئًا أو باردًا، إذ تُعرف درجة الحرارة بأنّها المقياس لمدى ارتفاع درجة حرارة الجو أو انخفاضه، وبالإضافة إلى هذا تُعدّ درجة الحرارة المقياس الرئيسي لمتوسط الطاقة الحركية التي تمتلكها الجزيئات في أيّ جسم، ويعني هذا أنّ الحرارة طاقة ترتبط بالحركة، ولا بد من الدقة في وصف هذه المعلومة، إذ تُستخدم درجة الحرارة لوصف حالات المادة، كوصف درجة حرارة انصهار معدن معين، أو حتى درجة حرارة الجو في النهار، ولأنّ المادّة تتشكل من جزيئات وذرات تتحرك في مكان ثابت، وكلما زادت سرعة حركة الجزيئات امتلكت طاقةً أكبر، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارتها^[١].

أجهزة قياس درجة الحرارة

لقياس درجة حرارة عنصر ما توجد مقاييس حرارة من مختلف الأنواع، وتُعدّ نتائج القياس مهمةً جدًا لمجموعة كبيرة من الأمور، كالبحث العلمي والإجراءات الطبية والتصنيع بمختلف مجالاته، ووُجِد اول جهاز لقياس درجة الحرارة عام 1592 ميلاديًا، وذلك بفضل عالم الفيزياء والرياضيات الإيطالي غاليليو غليلي، ونذكر فيما يأتي أبرز أنواع الموازين المستخدمة^[٢][٣]:

• أجهزة درجة الحرارة المقاومة: ومن اسمها تعمل هذه الأجهزة على مبدأ المقاومة، إذ يتدفق التيار الكهربائي عبر الأسلاك، وترتبط قيمة المقاومة بدرجة الحرارة، وأفضل أنواع الأسلاك للاستخدام هي الأسلاك البلاتينية، إذ تتميز بالمقاومة الكبيرة للتفاعل مع الهواء أو التآكل عند تعرضها لدرجات حرارة مختلفة، ويصنع الجهاز من خلال لف السلك البلاتيني عدة لفات، ثم وضعه داخل أنبوب مخصص مصنّع من السيراميك، وأهم ما يميز هذا الجهاز دقته العالية في القياس.
• أجهزة قياس درجة حرارة بالسوائل: يستطيع هذا الجهاز قياس درجة الحرارة من خلال استخدامه للسائل، وهو أكثر أجهزة القياس استخدامًا وشيوعًا، ويتكون الجهاز من لمبة مصنوعة من الزجاج، يوجد داخلها سائل خاص، وبأعلى اللمبة توجد ساق لها قياسات محددة، وتقاس درجة الحرارة من خلالها، وتُختار السوائل الموجودة داخل اللمبة الزجاجية بناءً على قدرتها على الإستجابة للتغير الحاصل في درجات الحرارة، وذلك من خلال تمددها أو تقلصها، وأشهر هذه السوائل وأكثرها فاعليةً سائل الزئبق، وقد استخدم الزئبق للعديد من السنوات، إلى أن جاء حماة الطبيعة وحولوا من الزئبق إلى الكحول، وذلك لتأثير الزئبق السيئ على البيئة، ويغطي هذا الميزان درجة الحرارة من 38 إلى 356 درجةً مئويةً.
• أجهزة قياس درجة حرارة الغاز الثابت: يتكون هذا الجهاز من وعاء داخله غاز، وهذا الغاز يُقدر بكمية ثابتة، ومن هنا جاء اسم هذا الميزان، ويعتمد مبدأ عمله على التغيرات في ضغط الغاز التي ترتبط بدرجة حرارة ذلك الغاز، وذلك بواسطة مستشعر لقياس الضغط، ثم تحوّل قيم الضغط إلى درجة حرارة من خلال إلكترونات المعايرة، وأبرز الغازات المستخدمة الهواء، ويفضل الهواء الموجود بدرجة حرارة الغرفة، ولقياس درجة الحرارة المنخفضة جدًا يُفضل استخدام غازات أخرى وأشهرها غاز الهيليوم، وذلك لأنّ نقطة غليان الهيليوم قريبة من الصفر المطلق.
• أجهزة قياس درجة الحرارة الإشعاعية: تتكون هذه الأجهزة من سلسلة بصريات تزيد تركيز ضوء الأشعة تحت الحمراء على كاشف إلكتروني مخصص، ومن الجدير بالذكر أنّ كافة الكائنات الحية تُرسل أشعةً تحت حمراء بدرجات مختلفة تتناسب مع درجة حرارتها، ويتكون هذا الكاشف الإلكتروني من مواد تُعدّ شبه موصلات مثل السيليكون، ويتميز السيليكون بكونه مناسبًا للكاشف بسبب إنتاجه تيارًا كهربائيًا يتماشى مع شدة الأشعة تحت الحمراء، ومن أبرز ميزات هذا الميزان قدرته الهائلة على قياس درجة الحرارة عن بعد وبسرعة كبيرة وبدقة عالية جدًا.

وحدات قياس درجة الحرارة

توجد العديد من وحدات قياس درجة الحرارة، وتتبع كل وحدة نظام قياس مختلفً، ونذكر فيما يأتي أهم هذه الوحدات:

• وحدة السلسيوس: وتعرف بدرجة الحرارة المئوية، ويتدرج السيلسيوس بين الصفر والمئة، وهو معتمد على هذه النقاط، إذ يدل الصفر على درجة تجمد الماء، وفي المقابل تدل المئة على درجة غليان الماء، وسميت هذه الوحدة على اسم مخترعها العالم السويدي أندريس سلسيوس، ومن الجدير بالذكر أنّ وحدة قياس السلسيوس هي الوحدة الأساسية والرسمية لدرجة الحرارة في النظام المتري العالمي في أي دولة في العالم^[٤].
• وحدة الفهرنهايت: يعدّ هذا المقياس درجة تجمد المياه 32 درجةً، أمّا درجة غليان الماء فيه فهي 212 درجةً، إذ تضم المسافة بين النقطتين 180 درجةً متساويةً، ومن أبرز الدول المستخدمة لهذا النظام هي الولايات المتحدة الأمريكية، وعندما شرع العالم الفيزيائي الألماني دانييل غابرييل فهرنهايت لتطوير هذا النظام، اختار القيمة 30 درجةً لحرارة تجمد المياه، و90 درجةً للتعبير عن درجة حرارة جسم الإنسان الطبيعية، إلّا أنّه اضطر إلى وضع تعديلات على هذه القيم بسبب النتائج النهائية للجدول الرسمي وعدلت درجة حرارة الإنسان لتكون 98.6 درجةً^[٥].

طرق قياس درجة حرارة الجسم

توجد العديد من الطرق لقياس درجة حرارة جسم الإنسان، ونذكر أبرزها فيما يأتي^[٦]:

• قياس درجة الحرارة الجسم من خلال الشرج، وتُعدّ هذه الطريقة من أكثر الطرق الموثوقة للحصول على الدرجة الأساسية، وذلك للدقة العالية في القياس، ويتراوح متوسط درجة الحرارة الطبيعية ما بين 36.6 درجةً مئويةً إلى 38 درجةً مئويةً.
• قياس درجة حرارة الجسم عن طريق الفم، وذلك من خلال القياس الشدقي في الخد أو القياس من تحت اللسان، وتكون الحرارة المقاسة أقل من قيمة الحرارة المعطاة من خلال الشرج بما يقارب 1.1 درجة مئوية، ويُعدّ القياس تحت اللسان مُفضّلًا أكثر من القياس الشدقي، ويتراوح متوسط حرارة الفم الطبيعية من 35.5 درجةً مئويةً إلى 37.5 درجةً مئويةً.
• قياس درجة الحرارة من خلال الإبط، لكن هذا النوع من القياس يستغرق وقتًا طويلًا، وتكون درجة حرارة الإبط أقل من قياس الشرج بما يقارب 1.9 درجة مئوية، وتتراوح حرارة الإبط الطبيعية من 34.7 درجةً مئوية إلى 37.3 درجةً مئويةً.
• قياس درجة حرارة الجسم من خلال الأذن، إذ توجد أنواع من موازين الحرارة التي يمكن وضعها في طبلة الأذن، وحينها تستشعر هذه الموازين حرارة طبلة الأذن، من خلال احتوائها على مستشعر للأشعّة تحت الحمراء، وما يُميّز هذا النوع من الموازين، هو سرعة الحصول على نتيجة القياس، خلال ما مقداره ثانية واحدة تقريبًا، وتجدُر الإشارة إلى أنّ اختيار أفضل نوع ميزان حرارة لقياس درجة حرارة الجسم، يعتمد على عدّة عوامل، منها المنطقة التي يُفضّل الشخص قياس درجة الحرارة منها.

المراجع

1. ↑ "What is Temperature? - Definition & Measurement", study, Retrieved 19-11-2019. Edited.
2. ↑ "Instruments for Measuring Temperature", sciencing, Retrieved 19-11-2019. Edited.
3. ↑ "Thermometer", britannica, Retrieved 19-11-2019. Edited.
4. ↑ "Celsius", britannica, Retrieved 19-11-2019. Edited.
5. ↑ "Fahrenheit temperature scale", britannica, Retrieved 19-11-2019. Edited.
6. ↑ "How to measure body temperature correctly", microlife, Retrieved 19-11-2019. Edited.