الفرق بين الحرارة ودرجة الحرارة - Heat vs Temperature

تعريف الحرارة – Heat:

الحرارة: هي عبارة عن شكل من أشكال الطاقة، وبشكل أكثر تحديدًا هي الطاقة الحرارية التي يمكن نقلها من جسم إلى آخر، ترتبط بالطاقة الكلية المتولدة بسبب حركة الجزيئات في المادة، نحن نعلم أنّ كل مادة في هذا الكون تتكوّن من ذرات وجزيئات، تؤدي حركة الذرات في بنية جزيئية إلى ظهور شكل من أشكال الطاقة يُعرف “بالحرارة”، يشير هذا ببساطة إلى الطاقة الكلية للحركة الجزيئية في مادة ما، الحرارة هي طاقة حركية لأنّها مرتبطة بحركة الجزيئات.

يمكن نقل الحرارة من مادة إلى أخرى بثلاث طرق كما يلي:

• التوصيل (Conduction).

• الحمل الحراري (Convection).

• الطاقة الإشعاعية (Radiation).

وتجدر الإشارة هنا إلى أنّ كمية الحرارة الموجودة في مادة ما لا تعتمد فقط على السرعة التي تتحرك بها الجزيئات ولكن أيضًا على عدد ونوع الجسيمات المكونة للمادة، تنتقل الحرارة من درجات حرارة عالية إلى منخفضة، هذا يعني أنّه عندما يكون هناك اتصال بين جسمين لهما محتوى طاقة حرارية مختلف، فإنّ الجسم ذو الطاقة الأعلى ينقل طاقته إلى الجسم بطاقة أقل، يحتوي الجسم الأكثر سخونة على محتوى حراري أكثر من الجسم البارد.

قياس الحرارة:

نظرًا لأنّ الأجسام يمكن أن تكتسب أو تفقد الحرارة، يجب أن تكون هناك طريقة لقياس الطاقة الحرارية، يقاس الشغل المطلوب لنقل الحرارة “بالجول” (joule)، في حين أنّ الجول هو الأكثر شيوعًا، فقد تسمع أيضًا عن حرارة تقاس بالسعرات الحرارية، هذا أمر منطقي، لأنّ الأداة المستخدمة لقياس الحرارة في تفاعل كيميائي تسمّى “المسعر” (calorimeter).

تعريف درجة الحرارة – Temperature:

تُعرف الخاصية الفيزيائية للمادة التي تدل على تحديد كمية المحتوى الحراري في مادة ما باسم “درجة الحرارة”، يخبرنا عن سخونة أو برودة المادة وبالتالي يتوافق مع متوسط الطاقة الحركية للجسيمات، نحن نعلم أنّ المصطلحات الساخنة والباردة هي مصطلحات غير علمية، لكن كلاهما له أهمية كبيرة عند مناقشة مصطلح درجة الحرارة.

نحن نعلم أنّ المادة التي تحتوي على مزيد من الحرارة تكون ساخنة بينما المادة الباردة تحتوي على حرارة أقل، هذا هو السبب في تحديد درجة الحرارة التي تتعامل مع الحركة الجزيئية للجسيمات في مادة ما، مع مراعاة درجة السخونة أو البرودة، على عكس الحرارة، يكون قياس درجة الحرارة مستقلاً عن الكتلة أو نوع الجسيم، حيث إنّه قياس متوسط وبالتالي يرتبط بحركة الجسيمات، يشير الجسم ذو درجة الحرارة المرتفعة إلى وجود حركة اهتزازية عالية الطاقة للجزيئات.

كمثال على ذلك، افترض وجود وعاءين منفصلين، إحداهما سعة (2) مل والآخر سعة (4) مل مملوءة بالماء بالكامل، حتى لو كان الوعاءان بنفس درجة الحرارة، فإنّ الوعاء الذي يحتوي على كمية أكبر من الماء يحتوي أيضًا على كمية حرارة أكثر من الوعاء الذي يحتوي على كمية أقل من الماء، هذا لأنّ المزيد من الماء سيكون له طاقة حرارية أكبر على الرغم من وجود نفس درجة الحرارة.

قياس درجة الحرارة:

في حين أنّه من المهم معرفة درجة الحرارة، فمن الجيد أيضًا معرفة كيفية قياسها في حالة رؤيتها على الورق، يمكن قياس درجة الحرارة بعدة طرق مختلفة حسب مكان وجودك، على سبيل المثال، يستخدم الأمريكيون فهرنهايت بينما يستخدم الكنديون درجة مئوية، في الفيزياء، تُقاس درجة الحرارة باستخدام  وحدة “كلفن” (Kelvin).

الفرق بين الحرارة ودرجة الحرارة:

الحرارة ودرجة الحرارة هما المصطلحان المترابطان ولكنّهما مختلفان في المفهوم، الفرق الجوهري بين الحرارة ودرجة الحرارة هو أنّ الحرارة هي شكل من أشكال الطاقة، مقابل درجة الحرارة هو قياس كمية الطاقة الحرارية، هذا هو السبب الذي ذكرناه بالفعل في البداية نفسها أنّ الاثنين مرتبطان ببعضهما البعض.

توجد علاقة مباشرة بين الحرارة ودرجة الحرارة، هذا يعني أنّه عندما يكون المحتوى الحراري أعلى، فإنّ درجة الحرارة ستكون أعلى، بينما مع انخفاض كمية حرارة مادة ما، ستنخفض درجة الحرارة أيضًا، ومع ذلك، هناك نقطة يجب مراعاتها وهي أنّه ليس من الضروري أن يكون لجسمان لهما نفس درجة الحرارة محتوى حراري مماثل، من المعروف أنّ ارتفاع درجة حرارة مادة ما هو نتيجة تزويدها بالحرارة، هذا هو السبب في أنّ الناس غالبًا ما يخلطون بين المصطلحين.

جدول المقارنة بين الحرارة ودرجة الحرارة:

الاختلافات الرئيسية بين الحرارة ودرجة الحرارة:

• تشير الحرارة الموجودة في مادة ما إلى إجمالي كمية الطاقة “أي مجموع الطاقة الكامنة والحركية” للجزيئات، بينما ترتبط درجة حرارة المادة بمتوسط الطاقة الحركية للجزيء.

• بالنسبة لجسمين متصلين، ستكون الطاقة الحرارية الإجمالية هي مجموع محتوى الطاقة الحرارية في كل جسم، ومع ذلك، بالنسبة لجسمين على اتصال لهما درجة حرارة مختلفة، ستكون درجة الحرارة الناتجة قيمة بين القيمتين.

• يتم تحديد الحرارة من حيث الجول، بينما تقاس أحيانًا بالسعرات الحرارية، ولكن يتم قياس درجة الحرارة بشكل عام بوحدة كلفن في حين أنّ وحدات القياس الأخرى هي الدرجة المئوية وفهرنهايت.

• يتم قياس الحرارة الموجودة في مادة ما من خلال مبدأ قياس المسعرات، وبالتالي فإنّ المسعر هو الجهاز الذي يقيس المحتوى الحراري، على العكس من ذلك، يتم قياس درجة الحرارة باستخدام مقياس حرارة.

• تعتمد حرارة المادة على السرعة التي تتحرك بها الجسيمات، والكتلة، ونوع الجسيمات، وما إلى ذلك، في حين أنّ الاعتماد على درجة الحرارة يتعلق ببساطة بالحركة الجزيئية في المادة.

• يُشار إلى حرارة المادة بالرمز (Q)، بينما يُشار إلى درجة الحرارة بالرمز (T).

• الحرارة هي في الأساس نوع من الطاقة بينما درجة الحرارة هي مقياس لتلك الطاقة.

• يتم قياس الحرارة على أنّها ناتج عدد من الجسيمات ومحتوى الطاقة لكل جسيم، في مقابل ذلك، يرتبط قياس درجة الحرارة بمدى سرعة أو بطء حركة الجزيئات مع تغير الحرارة.