طرق انتقال الطاقة الحرارية
تعبر الطاقة الحرارية (بالإنجليزية: Thermal energy) عن الطاقة الكامنة داخل الجسيمات، والتي تعطي عند انتقالها من جسيم إلى آخر الحرارة والطاقة الحركية، حيث تتعد طرق انتقال الطاقة الحرارية تبعاً لطبيعة الجسيم والحالة الفيزيائية له، بالإضافة إلى بعض العوامل الأخرى،[١] وفيما يلي طرق انتقال الطاقة الحرارية:
التوصيل
يعرف التوصيل (بالإنجليزية: conduction) على أنه نقل الطاقة الحرارية من خلال وسط صلب، حيث أن جميع الجسيمات تكون في حالة حركة مستمرة، حتى وإن كانت في الحالة الصلبة، إلا أن حركتها في تلك الحالة تكون حركة اهتزازية في مواقعها، وعند اكتسابها طاقة حرارية، فإن هذه الحركة تبدأ بالازدياد، مما يتسبب بتصادم هذه الجسيمات ذات الطاقة الأعلى بالجسيمات المجاورة ذات الطاقة الأقل.[٢]
يتسبب التصادم بانتقال الطاقة الحرارية من الجسيمات ذات الطاقة الأعلى إلى الجسيمات ذات الطاقة الأقل، وبهذا يحدث التوصيل الحراري خلال الوسط كاملاً، وتجدر الإشارة إلى أن التوصيل الحراري لا يحدث في الحالات السائلة أو الغازية، يعود ذلك لكون الجمسيات تتباعد عن بعضها البعض في كلتا الحالتين، إلا أنها في الحالة الصلبة تكون متقاربة بحيث تسمح بانتقال الحرارة فيما بينها بالتوصيل المباشر، ولذلك يحدث التوصيل الحراري فقط في الحالة الصلبة المادة.[٢]
ومن الجدير بالذكر، أنه لا تعتبر جميع المواد الصلبة موصلة للحرارة، حيث أن المعادن أفضل توصيلاً من اللامعادن، يعود ذلك لاحتوائها على تركيز عال من الإلكترونات الحرة، وعند إمدادها بالطاقة الحرارية، تزداد الحركة الاهتزازية للجزيئات وتتصادم مع غيرها لنقل الحرارة، كما أن جميع المعادن تبقى في الحالة الصلبة عند درجة حرارة الغرفة، باستثناء الزئبق الذي يتواجد في الحالة السائلة، ولهذا يعتبر الزئبق الأقل توصيلاً من المعادن، إلا أنه أعلى توصيلاً من العديد من السوائل الأخرى.[٢]
التيارات
تحدث تيارات الحمل الحراري (بالإنجليزية: convection) في السوائل والغازات فقط، ولا تحدث في الحالة الصلبة، حيث يبدأ انتقال الحرارة بهذه الطريقة من خلال امتصاص جزيئات السائل أو الغاز الحرارة من السطح، حيث تزداد الطاقة الحرارية لدى تلك الجزيئات؛ مما يتسبب بزيادة حركتها وارتفاعها إلى الأعلى لتدفع الجزيئات الأبرد إلى القاع.[٣]
وبعد ذلك تبدأ الجزيئات الباردة في القاع بامتصاص الحرارة من السطح، وعند ارتفاع حرارتها وطاقتها الحركية ترتفع إلى الأعلى لتدفع الجزيئات الأبرد إلى الأسفل، وهكذا تتشكل تيارات الحمل الحراري، ومن الأمثلة على انتقال الحرارة بهذه الطريقة تسخين الماء في وعاء، حيث تسخن جزيئات الماء في القاع الأقرب إلى مصدر الحرارة، وترتفع لتدفع الجزيئات الباردة إلى الأسفل وهكذا.[٣]
الإشعاع
تنتقل الحرارة بالإشعاع (بالإنجليزية: radiation) دون الحاجة إلى وسط ناقل، ومن الجدير بالذكر، أن انتقال الحرارة بهذه الطريقة يكون عن طريق أمواج أو أشعة، وعند وصول الإشعاع إلى السطح، فإن الحرارة إما أن يتم امتصاصها من قبل السطح، أو انعكاسها إلى الوسط الفيزيائي المحيط، فعلى سبيل المثال، يتم امتصاص جزء كبير من أشعة الشمس من قبل سطح الأرض والغيوم، كما يتم انعكاس جزء كبير من هذه الأشعة أيضاً من قبل طبقة الأوزون.[٤]
المراجع
- ↑ energy (also called the internal energy) is,the energy associated with microscopic forms of energy. "Thermal Energy – Definition", thermal-engineering, Retrieved 26/10/2022. Edited.
- ^ أ ب ت "/transfer-of-thermal-energy-conduction-convection-radiation", tuitionphysics, Retrieved 26/10/2022. Edited.
- ^ أ ب "energy-transfers-and-transformations", education.nationalgeographic, Retrieved 26/10/2022. Edited.
- ↑ "/thermal-energy-transfer-conduction-convection-radiation", schoolworkhelper, Retrieved 26/10/2022. Edited.
