تنتقل الحرارة بين جسمين بالتوصيل. تعتبر الحرارة شكلاً من أشكال الطاقة غير المرئية التي يتم إنشاؤها والحصول عليها من خلال التفاعلات الكيميائية والتفاعلات النووية والتبديد الكهرومغناطيسي. وله الفضل في التطور الصناعي والثقافي الذي نعيشه، وللحرارة القدرة على التنقل بين الأجسام بطرق مختلفة، وهو ما سنتحدث عنه تباعاً. في هذه المقالة.
تعريف انتقال الحرارة
الحرارة هي تدفق الطاقة من مكان إلى آخر وهي فرع من فروع الهندسة الحرارية التي تتعامل مع إنتاج واستخدام وتحويل وتبادل الطاقة الحرارية بين الأنظمة الفيزيائية.
هناك عدة طرق لانتقال الحرارة بين الأجسام، وهي التوصيل والإشعاع والحمل الحراري، وسنتناولها بالتفصيل في الأقسام التالية.
يحدث انتقال الحرارة من خلال التوصيل بين جسمين
عند وجود جسمين، تنتقل الحرارة بين جسمين مختلفين. الجسم الأول درجة حرارته أعلى من الجسم الآخر، ونتيجة لذلك يحدث اتصال بين الجسمين، ويحدث انتقال الحرارة تلقائيًا من الجسم الأعلى درجة حرارة إلى الجسم الأقل درجة حرارة، وتستمر عملية نقل الطاقة الحرارية حتى درجتي الحرارة متساويتين بينهما. يصل الجسمان إلى حالة التوازن.
وبذلك حصلنا على إجابة سؤالنا أعلاه، وهو أن الحرارة تنتقل بالتوصيل بين جسمين عندما يتلامسان.
اقرأ أكثر:
طرق انتقال الحرارة بين الأجسام
عند تعريف مفهوم انتقال الحرارة سبق أن ذكرنا أن هناك ثلاث طرق تساعد على انتقال الحرارة بين الأجسام:
توصيل حراري
• هو نوع من انتقال الحرارة بين جزيئات وذرات المادة ويحدث فقط في الأجسام ذات درجات الحرارة المختلفة. وتنتقل الحرارة من الجسم الأكثر سخونة إلى الجسم الأقل حرارة وهكذا حتى تتساوى درجات الحرارة بينهما. تنطبق هذه الطريقة على سؤال المقال وهو أن الحرارة تنتقل بالتوصيل. بين شيئين عندما يتلامسان.
- لا يمكن أبدًا إيقاف عملية التبادل الحراري هذه، ولكن يمكن إبطاؤها.
- يحدث التبادل الحراري من خلال التوصيل الحراري بين الأجسام الصلبة.
- ومن أمثلة طريقة التوصيل تسخين قطعة من الحديد من أحد طرفيها، ونقل الحرارة بين جزيئات القطعة حتى تصل إلى الطرف الآخر.
- تنقسم المواد حسب قدرتها على توصيل المواد إلى مواد معدنية قادرة على توصيل الحرارة مثل الألومنيوم والحديد، ومواد شبه موصلة مثل السيليكون والكربون، ومواد عازلة للحرارة تماما مثل الخشب.
الحمل الحراري
- تحدث هذه الطريقة في السوائل مثل المواد السائلة والغازية.
- هذا يعتمد على الفرق بين كثافات المواد. السائل الساخن له كثافة أقل والعكس صحيح لأن السائل البارد له كثافة أعلى. وبناء على ذلك يرتفع السائل الساخن ويحل محله السائل البارد الأقل كثافة، وتستمر هذه العملية في الحدوث، مما يؤدي إلى ظهور تيارات حمل تصاعدية وتنازلية.
إشعاع
- شكل من أشكال نقل الطاقة الحرارية التي لا تتطلب الاتصال بين الأجسام المختلفة حيث تنتقل الحرارة من مصدرها إلى المصدر المحيط بها.
- ينتقل الإشعاع في خط مستقيم ويعتبر الإشعاع من أسرع الطرق لنقل الحرارة.
- ولا يمتص الجسم الطاقة المنطلقة من الإشعاع بشكل كامل، لأن بعض الطاقة ينعكس.
- ولذلك تعرفنا على طريقة انتقال الحرارة وذكرنا إجابة السؤال في بداية المقال وهو: تنتقل الحرارة بالتوصيل بين جسمين عند تلامسهما.
اقرأ أكثر:
تعريف درجة الحرارة
قبل تحديد درجة الحرارة، من الضروري معرفة وفهم مفهوم الحرارة. الحرارة هي خاصية فيزيائية تخلق شعورا بالدفء، وعندما تنخفض نشعر بالبرد.
لكل جسم درجة حرارة تعبر عن حرارته. فماذا نعني بدرجة الحرارة هنا؟ وهو مقياس لدرجة الحرارة أو البرودة ويستخدم أيضاً لقياس الطاقة الحرارية في الجسم. وتعتبر خاصية للمادة تميزها عن غيرها من المواد. وترتبط هذه الخاصية بحركة الجزيئات، فالعلاقة بينها تكون مباشرة، أي أنه كلما زادت حركة جزيئات الجسم ارتفعت درجة حرارتها.
مصادر الطاقة الحرارية
لطالما كانت الشمس هي المصدر الرئيسي والأهم للحصول على الطاقة الحرارية، ولكن مع تقدم العلم الحديث أضيفت أيضاً مصادر أخرى لإنتاج الطاقة:
- التفاعلات الكيميائية مثل الاحتراق الداخلي والخارجي.
- التفاعلات النووية.
- الاشعاع الكهرومغناطيسي.
- الحركة بين الجزيئات المختلفة.
- الطاقة الميكانيكية.
- كهرباء.
استخدام الطاقة الحرارية
هناك العديد من استخدامات الطاقة الحرارية في حياتنا، منها:
- تُستخدم الطاقة الحرارية في المصانع والمنازل، لأغراض الطهي وتسخين المياه، وتدخل في تفاصيل الحياة اليومية.
- يستخدم في تليين وصهر الحديد في المصانع.
- تستخدم الألواح الكهروضوئية طاقة الشمس لتسخين المياه في المنازل.
اقرأ أكثر:
أنواع الطاقة
لقد أوضحنا سابقًا أن الحرارة تنتقل بين جسمين عندما يتلامسان. لذلك تعرفنا على نوع واحد من الطاقة وهو الطاقة الحرارية، ولكن هناك أنواع أخرى من الطاقة:
- الطاقة الضوئية هي من أقدم أنواع الطاقة وتتولد من مصادر الضوء وتستخدم في التصوير والرؤية.
- الطاقة الكهربائية: أكثر أنواع الطاقة انتشاراً على وجه الأرض حيث تخدم الإنسان في حياته اليومية ويتم توليدها من مصادر كهربائية.
- الطاقة الحركية: هي الطاقة التي تنشأ من حركة الأجسام وترتبط بكتلة الجسم وحركته.
- الطاقة الكامنة: هي الطاقة التي يخزنها الجسم بسبب موقعه.
اقرأ أكثر:
ما هي الهندسة الحرارية؟
لقد ذكرنا بالفعل أن نقل الطاقة هو فرع من فروع الهندسة الحرارية. إذن ما هي الهندسة الحرارية؟
الهندسة الحرارية هي تقنية تدرس عملية نقل الطاقة لفهم آثارها على العالم المادي، مما يخدم الاكتشافات التقنية في مجال الطاقة الصناعية.
تنقسم الهندسة الحرارية إلى عدة فروع:
- انتقال الحرارة هو محور مقالنا، حيث أجبنا على نص السؤال، والذي ينص على أن الحرارة تنتقل بالتوصيل بين جسمين عندما يتلامسان.
- ميكانيكا الموائع.
- انتقال الحرارة.
- الديناميكا الحرارية.
اقرأ أكثر:
وهكذا توصلنا إلى النتيجة بعد الإجابة على سؤال كان يبحث عنه الكثير من الطلاب لفترة طويلة: تنتقل الحرارة بين جسمين عن طريق التوصيل. وقد ذكرنا تعريف الحرارة وانتقالها ومفهوم درجة الحرارة والطاقة الحرارية واستخداماتها الحياتية وأنواعها وعددنا مصادر الطاقة واختتمنا بشرح مفهوم الهندسة الحرارية.