جهاز قياس درجة الحراره الجسم “الترمومتر”

جهاز قياس درجة الحرارة” الترموميتر “

 

thermometerجهاز قياس درجة الحرارة الجسم thermometer

 

 

جهاز قياس درجة الحراره “الترمومتر”

هـــو أداة صغيرة تُستخدم لقياس درجات حرارة الغازات والسّوائل والموادالصلبة.
يستعمل كثيرا فــي الطب لقياس درجة حرارة المرضى ومتابعة رعايتهم الصحية.

 

ومـــا هى فكرت عمل الترمومتر ..؟

قد بُني مقياس الحرارة علــى أساس الحقيقة العلمية أنه الخواص الفــيزيائية للمواد تتغيّر بتغيُّر درجات الحرارة، مثل تمدد الجسم بارتفاع درجة حرارته.

 

الخواص الفــيزيائية

تشمل الخواص الفــيزيائية للمـــادة المتغيّرة مع درجة الحرارة، حجم السائل، وحجم الجسم الصلب ،وأكبر تغير يحصل يحصل بتغير حجم الغازات مع درجة الحرارة، إذ يزيد حجم الغاز بالنسبة 1/273 مـــن حجمه لكـــل درجة مئوية يرتفعها أو لكـــل درجة كـــلفن. ومـــن الخواص الأخرى التــي تتغير بتغير درجة الحرارة المقاومة، أي مقاومة سريان التــيار الكهربائي فــي المواد والفلزات.

 

المقاييس ثنائية الفلزى(التشويهية) .

هي الترمومترات التــي يتغيّر شكـــاليةا نتيجة ارتفاع أو انخفاض درجة الحرارة. ويوجد نوعان مـــن هذه الترمومترات همـــا:
الثنائي الفلز وأنهبوب بوربدون.

 

الترمومتر الثنائي الفلز ..:

تاريخ تطور جهاز قياس درجه الحراره..؟

• أول مـــن ابتكر مقياس الحرارة هـــو العالم الإيطالي جاليليو فــي القرن السادس عشر، لكنه كان ضخمـــاً ويتطلب ظلاً طويلاً لقياس الحرارة، وكان مـــن الصعب انتقاالية مـــن مكان لآخر.
• ابتكر جأبريل فهرنهايت مقياساً آخر فــي القرن الثامـــن عشر، كان أصغر فــي الحجم، لكنه ظل وسيلة غير العملية لقياس الحرارة.
• أمـــا أول مقياس شبيه بالأنهواع الالمستخدمينة حالياً فهـــو مـــن ابتكار العالم الإنجليزي تومـــاس كـــليفورد ألبوت فــي العام 1876.
اعتمد عمل هذا المقياس ولأول مرة علــى استخدام الزئبق ومقارنة درجة تمدده بدرجة حرارة الجسم، كمـــا بلغ طوالية حوالي 15 سم.

 

أنهواع مقاييس درجه الحراره ..:

هـــو الأكثر شيوعًا، ويتألف مـــن شريحتين فلزيتين مختلفتين مثل الحديد والنحاس،
تُثبَّتُ الشريحتان معًا لِيُكوِّنا قضيبًا واحدًا.
عند ارتفاع درجة الحرارة، يحصلدد كـــلا الفلزين، ولكنّ معدل تمدد كـــل مـــنهمـــا يختلف عن الآخر، يؤدي ذلك إلــى انحناء القضيب.
يتسببُ انحناءُ القضيب فــي تحرك المؤشر إلــى أعلــى أو إلــى أسفل مقياس الحرارة مشيرًا إلــى التغيُّر فــي درجة الحرارة.
مـــن أشهــر أنهواع الترمومترات ثنائية الفلز المرسمة الحرارية، وتحتوي علــى قلم لالتسجيل تغيرات درجة الحرارة.

 

ترمومترات أنهابيب بوربدون ..:

هي عبارة عن أنهابيب فلزية مقوّسة قابلة للانثناء مملوءة بسائل كالجليسرول والزِّيلين.
عند ارتفاع درجة الحرارة فإن السائل يحصلدد،
يصارومـــانسية حب التمدد استقامةُ الأنهبوب حتى يتاليةة مع الزيادة فــي حجم السائل.
يثبت فــي نهاية الأنهبوب قلم أو مؤشر ليدل علــى درجة الحرارة.
المقاييس الكهربائية .
تشمل الترمومترات الكهربائية كـــلا مـــن
المزدوجات الحرارية وترمومترات المقاومة.

 

المزدوجات الحرارية ..:

 أكثر أنهواع هذه التكلة استخدامًا،
 تتألف مـــن سِلْكَين فلزيين مختلفــين يفتل طرفاهمـــا معا لتكوين وصلتين.
 يطلق علــى إحدى هاتين الوصلتين الوصلة المرجعية ،
 تكون عند درجة حرارة ثابتة هي فــي الالعودةة درجة حرارة بالصفر المئوي.
 يتولّد بين السلكين قدر صغير مـــن فرق الجُهد وذلك بمجرد تغير درجة حرارة الوصلة الأخرى.
 يقاس فرق الجهد بمقياس يطلق علــىه مقياس المليفولت والــذي يحتوي فــي الالعودةة علــى تدريج لدرجات الحرارة.
 تصنع الأسلاك الفلزية لمعظم المزدوجات الحرارية الالمستخدمينة لقياس درجة حرارة الجو غالبا مـــن النحاس وسبيكة يطلق علــىها كُونسْتانْتان.

ترمومترات المقاومة ..:

 أمـــا أسلاك المزدوجات الحرارية الالمستخدمينة فــي قياس درجات الحرارة العفيه والتــي ربمـــا تصل إلــى 2,800°م فتكون مـــن فلزات أخرى يمكنها تحمل درجات الحرارة العفيه.
 يقاس فــي هذه الترمومترات التغير فــي المقاومة الكهربائية للفلز الناشئة عن تغير درجة الحرارة ويُترجم التغير فــي المقاومة إلــى درجات حرارة.
 يستخدم العلمـــاء ترمومترات المقاومة البلاتينية لضبط كل أنهواع الترمومترات الأخرى والتأكد مـــن دقتها.
 كمـــا تُستخدم ترمومترات المقاومة البلاتينية ذات الدقة العفيه لقياس درجات الحرارة فــي مدى يتراوح بين 259,35°م تحت بالصفر و 961,78°م علــى المقياس العالمي لدرجة الحرارة لعام 1990م.
 يحصليز المقياس العالمي لدرجة الحرارة بأنه مرجع عالمي موحد لقيم درجات الحرارة.
 المقاييس الرقـــمية .
تُستخدم الترمومترات الرقـــمية الدوائر والأجهزة الذكية لبيان درجة الحرارة.
فــي هذه الترمومترات تظهر قراءة درجة الحرارة فــي صورة أرقام.
تقيس الترمومترات الرقـــمية درجات الحرارة عن الية أداة دقيقة بهـــا يطلق علــىها المسْبار.
يصنع المسبار إمـــا مـــن مـــادة فلزية كالنحاس أو البلاتين أو مـــن إحدى المواد شبه الموصلة.
تتسَّبب تغيرات درجة الحرارة فــي تغيرات عديدة فــي المقاومة الكهربائية اليةذه المواد.
معظم أشباه الموصلات أكثر حساسية لتغير درجات الحرارة مقارنة بالفلزات.
يُوصَّل المسبار إلــى دائرة إلكترونية،
تستقبل الدائرة قراءات درجة الحرارة مـــن المسبار فــي صورة إشارات كهربائية.
تُحوَّل الإشارات الكهربائية إلــى أرقام تظهر علــى شاشه عرض صغيره بالجهاز.
 المقاييس الأحادية الاستعمـــال .
هي الترمومترات الالمستخدمينة لقياس درجة حرارة الإنسان.
تحدثيز هذه الترمومترات بأنها أقل تكـــلفة فــي تصنيعها مـــن الترمومترات الالعودةية، واليةذا فإنها تتوافر بأسعار مقبولة.
تفقد هذه الترمومترات دِقَّتها بعــد استخدامها لمرة واحدة، ولكن يصنع فــي الظل الحالي مجموعة قليل مـــن هذه الترمومترات يمكن إالعودةة استخدامه عدة مرات قبل التخلص مـــنه.
 مقاييس البلور السائِل .
تُصنع بعض هذه الترمومترات مـــن مواد تنصهر عند درجة حرارة معينة، وبعضها الآخر يُصنع مـــن مواد يطلق علــىها اسم السوائل البلورية وهي تغير مظهرها عند درجة حرارة معينة.

الترمومترات الكيميائية ..:
هي اليةة أخرى مـــن أجل قياس درجة الحرارة ،
يعتمد عمل الترمومتر الكيميائي علــى تغير لون أو صفات بعض المواد الكيميائية مـــن أجل إعادة درجة الحرارة ،
مقاييس الحرارة الكيميائية أصبحت أكثر شيوعًا حيث اليوم .
التدريجات الحرارية ..؟

• تُنتَج بعض الترمومترات يتم استخدام تدريج فهرنهيتي .
• بينمـــا تُنتج معظم الترمومترات الحرارية بتدريج مئوي.
• علــى الرغم مـــن أنه بعض الترمومترات وبخاصة فــي الولايات المتحدة الأمريكية تستخدم تدريجًا فهرنهيتيًّا إلا أنه تجد هناك بعض الترمومترات التــي تحمل كـــلاًّ مـــن التدريجين المئوي والفهرنهيتي معاً.
• تستخدم معظم ترمومترات الأغراض العلمية مقياس كـــلفن.

بعض التعريفات ..:

الفهرنهيتي ..

o هـــو وحدة لقياس درجة الحرارة ويكود الية بالكود (F) سمي باسم مـــنشئه العالم الفــيزيائي الألمـــاني دانيال غابرييل فهرنهايت
o يشيع استعمـــال الفهرنهايت فــي العالم حاليا فــي أمريكا فقط
o يحصل التحويل مـــن الفهرنهايت إلــى الدرجة المئوية حسب المالعودةلة المقبلة:”
C° = (°F − °32) ÷ 1.8
o يتجمد المـــاء عند درجة حرارة 32 °F .
o درجة غليان المـــاء تساوي 212 °F

المئوي او سيلسيوس ..

o هي وحدة قياس لدرجات الحرارة ويكود اليةا بالكود ° أو (C°) مقياس مئوي .
o الدرجة الواحدة بقياس سيلسيوس هي واحد علــى مئة مـــن الفرق بين درجة غليان المـــاء ودرجة تجمده تحت قياس الضغط القياسي.
o كانت استعلم بأسمـــاء أخرى مثل مئويّة (centigrade)، وذلك قبل أنه يحصل تغيير الاسم بصفة رسمية إلــى سيلسيوس، سنة 1948.
o سميت هذه الوحدة النسبة إلــى العالم الفلكي السويدي اندرس سلسيوس، والــذي اقترح فــي الأصل أنه تكون درجة بالصفر مطابقة لدرجة تجمد المـــاء وان تكون درجة غليانه مقابلة للمـــائة، ولكن ذلك تم تعديالية سنة 1747.
o يحصل استعمـــال وحدة السيلسيوس بصفة يومية فــي كل دول العالم عدا الولايات المتحدة،فــي ميدان التنبؤات الجوية أو عند حالات ارتفاع الحرارة عند الإنسان
o للتحويل مـــن السيلسيوس إلــى الفرنهيت نقوم بالعلاقة :
F°=(C°×1,8)+32

الكـــلفن ..

o مـــن وحدات القياس الموثقه فــي النظام الدولي للوحدات لقياس درجة الحرارة ويكود الية بالكود (K) سميت بهذا الاسم النسبة إلــى الفــيزيائي والمهندس البريطاني اللورد كـــلفن.
o نادراً مـــا تستخدم وحدة الكـــلفن فــي الحياة العامة، ولكنها ذات أهمية خاصة فــي المجالات العلمية المختلفة.
o يُستخدم الكـــلفن فــي القياسات العلمية لأنه مقياس لدرجة نشاط الجزيئات فــي المـــادة .
o عند درجة 0 كـــلفن ( بالصفر المطلق ) تتوقف حركة الجزيئات تمـــامـــاً.
o درجة الكـــلفن الواحدة تساوي درجة مئوية واحدة
o درجة بالصفر فــي مقياس الكـــلفن تساوي علــى المقياس المئوي 273.16-
o درجة كـــلفن = (الدرجة الفهرنهايتية + 459.67)/1.8
o درجة كـــلفن = الدرجة المئوية + 273.15

بالصفر المطلق ..

 بالصفر المطلق (0 كـــلفن) هـــو أقل درجة حرارة فــي الطبيعة
 تتوقف عندها حركة الجزيئات. لا يُمكن عملياً الوصول إلــى درجة بالصفر المطلق، ولكن يمكن فقط الاقتراب مـــنها.
 هي درجة الحرارة التــي ينعدم عندها ضغط الغاز المثالي.
 تعني الحالة التــي تكون درجة حرارة المـــادة فــيــها أقل مـــا يمكن أنه تصل إليه إطلاقا.
 تقضي بأنه كل ذرات أو جزيئات المـــادة تكون اليةا أقل طاقة فــي تلك الحالة.

ملاحظات مهمة ..:

 تُبنى كـــل مقاييس الحرارة حاليًا علــى أساس مقياس الحرارة العالمي الــذي وضع عام 1990م.
 تتحدد درجات الحرارة علــى هذا المقياس عن الية سلسلة مـــن كل الدرجات الثابتة تُسمى حالات التوازن وهي ذات قيم محددة،
 تُبيّن درجات الحرارة بوحدات مئوية أو كـــلفنية، كمـــا يمكن تحوياليةا إلــى المقاييس الأخرى لدرجات الحرارة.

خطر الزئبق فــي الترمومترات
الزئبق سائل شديد الخطورة علــى البيئة وعلــى الإنسان ، لذلك فــي الآونة الأخيرة تعالت الأصوات مـــن أجل مـــنع استخدامه فــي الترمومترات ، واستبداالية بمواد أخرى ، أو استخدام ترمومترات تعمل بآليات أخرى غير آلية التمدد الحراري للمواد . وبالفعل ، الترمومتر الزئبقي ممـــنوع فــي العديد مـــن البلدان الأوروبية فــي الظل الحالي .