يعد التحويل من فهرنهايت إلى كلفن من المسائل التي يتم دراستها في الفيزياء، حيث أن الفهرنهايت والكلفن هما وحدتان لقياس درجة الحرارة، حيث يتم التحويل بين الوحدتين باستخدام معادلات رياضية وضعها العلماء لتسهيل العملية على علماء الفيزياء، وهذا وتكون العملية من خلال التحويل من الفهرنهايت إلى الدرجة المئوية، ومن ثم التحويل من الدرجة المئوية إلى الكلفن باستخدام معادلات رياضية خاصة، والتي سنذكرها في هذا المقال.
تعريف كلفن وفهرنهايت
كما سبق، فإن الفهرنهايت والكلفن هما وحدتان لدرجة الحرارة، وإليكم كيفية تطوير كل منهما:
F
فهرنهايت هو مقياس لدرجة الحرارة يعتمد على درجة غليان الماء عند 212، ونقطة التجمد عند 32. تم تطويره من قبل دانييل غابرييل فهرنهايت، وهو فيزيائي ألماني، لكنه عاش وعمل بشكل رئيسي في هولندا. والآن، في عام 1714، طورت فهرنهايت مقياس حرارة حديثًا، وهو مقياس الزئبق، والذي تم قياسه بدقة أكبر من المقاييس السابقة لدرجة الحرارة. وكان مقياس فهرنهايت عبارة عن مقياس حرارة يعتمد على الكحول، وكان لمقياس الحرارة نقطتان (0)، وهي أدنى نقطة، و(60)، وهي درجة حرارة الماء المغلي. وبما أن مقياس الحرارة الزئبقي أكثر دقة، فقد قررت فهرنهايت توسيع المقياس السابق بضرب قيمه في أربعة.
كلفن
تم تطوير مقياس درجة حرارة كلفن من قبل العالم البريطاني المولود في بلفاست ويليام طومسون، المعروف باسم اللورد كلفن. مقياس كلفن هو أحد المقاييس الثلاثة الأكثر شيوعًا المستخدمة لقياس درجة الحرارة، إلى جانب فهرنهايت ودرجة مئوية. وكغيرها من مقاييس الحرارة، نعتمد على نقطتي تجمد وغليان الماء لتحديد نطاق المقياس، حيث يتجمد الماء عند (273.16 كلفن) ويغلي (373.16 كلفن)، فيكون الفرق بينهما 100 درجة.
تحويل من فهرنهايت إلى كلفن
وكما ذكرنا سابقاً فإن التحويل من الفهرنهايت إلى الكلفن يتم بناء على بعض المعادلات والتي سنوضحها فيما يلي:
أولاً: التحويل من الفهرنهايت إلى المئوي
س = 5/9 * (ف-32)… (1)
بينما؛
س: درجة الحرارة مئوية
F: درجة الحرارة بالفهرنهايت
ثانياً: التحويل من درجة مئوية إلى كلفن… (2)
ك = ق + 273
بينما؛
س: درجة الحرارة مئوية
ك: درجة الحرارة بالكلفن
التحويل من فهرنهايت إلى كلفن بمعادلة واحدة
هناك معادلة تلخص المعادلتين السابقتين في خطوة واحدة يمكن استنتاجها عن طريق استبدال المعادلة الأولى في المعادلة الثانية فينتج عن ذلك المعادلة التالية:
ك = 5/9 * (ف + 460)…(3)
الجهات التي تستخدم المقاييس الثلاثة في العالم
F
يُستخدم مقياس فهرنهايت حاليًا بشكل أساسي في الولايات المتحدة، وكذلك في جزر كايمان، وبالاو، وجزر البهاما، وبليز. تستخدم فروع العلوم الأخرى مقياس النسبة المئوية. يستمر خبراء الأرصاد الجوية في الولايات المتحدة في استخدام فهرنهايت للتنبؤ بالطقس والإبلاغ عن الطقس، ويستخدم خبراء الأرصاد الجوية الكنديون أحيانًا فهرنهايت مع الدرجة المئوية. لاحظ أنصار مقياس فهرنهايت أن التغير في الدرجة في مقياس فهرنهايت هو تغير في درجة الحرارة يمكن اكتشافه بواسطة الشخص العادي.
كلفن
أصبح مقياس كلفن شائعًا في التطبيقات العلمية بسبب عدم وجود أرقام سالبة في المختبرات العلمية المختلفة، حيث إن هذا المقياس مناسب لتسجيل درجات حرارة منخفضة جدًا للهيليوم السائل والنيتروجين السائل على سبيل المثال. كما أن عدم وجود أرقام سالبة يجعل من السهل حساب الفرق بين درجات الحرارة، مثل القول بأن درجة حرارة واحدة تساوي ثلاثة أضعاف درجة حرارة أخرى.
درجة مئوية
على الرغم من اكتشاف الدرجة المئوية والفهرنهايت في نفس الوقت تقريبًا، فقد تم استبدال درجة فهرنهايت على نطاق عالمي بالمئوية في معظم البلدان وفي معظم التطبيقات. وكان ذلك في أواخر الستينات والسبعينات من القرن الماضي، عندما تم تطبيق المقياس المئوي على مراحل من قبل الحكومات في جميع أنحاء العالم كجزء من طريقة توحيد القياسات المترية، وحالياً لم يبق سوى عدد قليل من الدول في العالم تلتزم بمقياس فهرنهايت، وعلى رأسهم الولايات المتحدة الأمريكية، بينما تفضل بعض الدول الجمع بين المقياسين، مثل المملكة المتحدة.
لقد أصبح التحويل من فهرنهايت إلى كلفن عملية بسيطة بفضل المعادلات الرياضية التي وضعها العلماء تيسيرا على الطلاب، ويبقى للدول والجهات المختصة اختيار استخدام وحدة القياس المناسبة وفقا للمعايير التي تحددها.