الطاقة الحرارية وطرق انتقالها

طريقة بسيطة لنقل الحرارة.

  • يصف انتقال الحرارة ، بشكل عام ، موضوع تدفق الطاقة الحرارية عبر جزيئات منفصلة.
    • والسبب في ذلك هو التفاوت الحراري بينهما ، وعملية النقل الحراري هذه لا تعتمد فقط على الطاقة ، لأنها طاقة نقية فقط.
  • حيث اكتشف العلماء أن مسألة النقل يمكن أن تحدث على مستويين مختلفين ، وهما الكتلة والعمل.
    • من ناحية أخرى ، يمكن أن يصاحب موضوع انتقال الحرارة بين وسيطين أيضًا نقل عمل أو كتلة من أحدهما إلى الآخر.

ما هو القانون الثاني للديناميكا الحرارية؟

  • تنص أهم أحكام القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أن انتقال الحرارة يحدث في اتجاه واحد في الحالة الطبيعية.
    • يتم ذلك باستخدام أجسام حرارية ذات نسبة حرارة أعلى للأجسام الحرارية ذات نسبة الحرارة المنخفضة.
  • من أجل عكس هذا القانون ، يجب أن يظهر تأثير خارجي ، وهو الجهد أو الفعل المطبق.
    • يفرض عملية نقل الحرارة من الجسم الأكثر برودة إلى الجسم الأكثر دفئًا.
  • أكبر مثال على النقل العكسي الذي نراه بوضوح أمامنا هو الثلاجة ، حيث يتم تنفيذها بواسطة الطاقة الكهربائية.
    • امتصاص الحرارة من داخل حجرة التبريد في منتصف أدنى درجة حرارة ثم إطلاقها إلى الوسط المحيط وهو الأكثر سخونة.

ما هي طرق نقل الحرارة؟

  • يمكن نقل الحرارة بثلاث طرق أساسية: النقل والتوصيل والإشعاع.
  • يتطلب كل من الإرسال والتوصيل توفر وسيط مادي لحدوث عملية الإرسال ، على عكس الإشعاع الذي لا يحتاج إلى وسيط مادي.

كيف تنتقل الحرارة بالتوصيل

  • يحدث التوصيل عندما يتلامس جسمان صلبان عند درجات حرارة مختلفة.
    • وبالتالي ، يحدث انتقال بين درجة حرارة منخفضة للجسم ، إلى درجة حرارة أعلى في الجسم.
  • حتى تحدث المساواة بينهما ، ويمكننا تعريف التوصيل بأنه نقل الحرارة من خلال اصطدام جسيمات مادتين مختلفتين حرارياً.
  • بالنظر إلى أنه من هذا الاصطدام الناتج عن التلامس بين جزيئات المادة الأولى والثانية ، تصبح المادة الأكثر سخونة مع أعلى طاقة حرارية.
    • إنها تتخلى عن جزء من طاقتها الحرارية الكبيرة لجزيئات المادة الأخرى وبالتالي ترفع درجة حرارتها.
  • تتصادم المادة الثانية مع جزيئاتها لتنتقل الحرارة عبر جزيئاتها المختلفة ، وفي الحقيقة فإن خاصية التوصيل هي مسألة اختلاف بين جسم وآخر.
  • كما توجد بعض المواد ذات الموصلية الحرارية العالية والمواد الأخرى ذات الموصلية المنخفضة والأجسام الصلبة.
  • يتميز بمستوى عالٍ من انتقال الحرارة ، يليه السوائل ، تليها الغازات ، وهو أدنى مستوى لانتقال الحرارة ، وهذه المسألة مرتبطة بشكل واقعي بدرجة كثافة الجسيمات.
  • نظرًا لأننا نعلم أن جزيئات المواد الصلبة مضغوطة وكثيفة ، على عكس المادة الغازية المشتتة والمشتتة ، فإن فرصة تصادم الجزيئات تصبح أقل.
  • من أبرز الأمثلة على انتقال الحرارة الموصّل هو الإحساس بنقل الحرارة عند التلامس مع الأجسام الساخنة.

كيف يتم نقل الحرارة؟

  • يعد نقل الحرارة هو الطريقة الأكثر شيوعًا لنقل الحرارة في الغازات والسوائل.
    • يحدث من خلال عملية نقل الحرارة في الطبقات ذات درجة الحرارة العالية من الغازات والسوائل إلى الطبقات السفلية.
  • في الوقت نفسه ، تنخفض طبقات درجة الحرارة المنخفضة لتحتل المساحة التي خلفها انتقال الطبقات الساخنة.
    • ويشكل استمرار هذه الحركة نمطًا ثابتًا من الصعود والانهيار المستمر للطبقات الباردة والدافئة.
  • من أبرز الأمثلة على نقل الحرارة هو عملية تسخين المياه.
  • عندما تصل درجة حرارة الماء إلى مائة درجة مئوية ، تبدأ فقاعات الهواء بالتجمع والتشكل في قاع إناء التسخين.
  • من السهل ملاحظة الطرق التي تتحرك بها هذه الفقاعات إلى الطبقات العليا وينزل الماء الموجود على السطح إلى الطبقات السفلية في نفس الوقت.

كيف تنتقل الحرارة بالإشعاع؟

  • يتطلب كل من النقل والقيادة وسيطًا ماديًا يحدث من خلاله انتقال الحرارة بين الأشياء.
    • على عكس النقل الإشعاعي الذي لا يتطلب وسيطًا فيزيائيًا بين مصدر الحرارة والجسم الذي يتلقى الحرارة.
  • يمكننا أن نشعر بحرارة الشمس ، على الرغم من المسافة الكبيرة التي تفصلنا عنها.
    • وذلك لأن الحرارة يمكن أن تنتقل عبر فراغ الفضاء عبر الإشعاع الحراري.
  • الإشعاع الحراري ، المعروف أيضًا باسم الأشعة تحت الحمراء ، هو في الواقع شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي ، أو بعبارة أخرى ، الضوء.
  • يصف الإشعاع بشكل عام عملية نقل الطاقة على شكل موجات كهرومغناطيسية بسرعة الضوء.
    • بالإضافة إلى عدم الحاجة إلى وسيط مادي لنقله ، فإنه لا يتطلب أيضًا التبادل بين الكتل المادية.
  • حيث أن جميع المواد أو الأجسام تصدر إشعاعات ، إلا أن معدل الطاقة المنبعثة ومعدل إشعاع المادة يختلفان والنسبة بينهما متناسبة طرديًا.

الحمل الطبيعي والقسري

  • في حالة وجود حركة للسائل نتيجة اختلاف الكثافة مصحوبة باختلاف آخر في درجة الحرارة ، فهذا الحمل طبيعي.
  • في حالة إزاحة السائل عن طريق استخدام مروحة أو مضخة ، بالإضافة إلى وجود اختلاف في درجة الحرارة والكثافة ، فهو حمولة قسرية.

ما هي آليات نقل الطاقة الحرارية بالتوصيل؟

حرر الإلكترونات

  • تكتسب الإلكترونات الطاقة من الحرارة التي تطلقها عبر المسارات التي تبحث عنها داخل الذرة ، ثم تبدأ في السعي لأخذ جزء صغير من الطاقة معها.
  • ثم يرسلها مرة أخرى إلى ذرة أخرى مجاورة لها ، ومن خلالها تظهر المعادن بوضوح من خلال التوصيل الحراري.

تصادم

  • عندما تكتسب الذرات الحرارة ، فإن هذا يتسبب في زيادة تذبذباتها ويساعد على تحريرها ، مما يؤدي إلى تصادم بين الذرات الموجودة ، حيث يحدث هذا الاصطدام مع المواد غير الموصلة.

انتشار الفوتون

  • عندما تكتسب الذرات الطاقة ، فإن هذا يؤدي إلى اهتزازها ، مما يؤدي إلى إنتاج طاقة تسمى الفوتونات ، وهذه الطاقة صغيرة مقارنة بالطاقة التي تحمل الإلكترونات إلى المادة.

ما هي خصائص آليات شحن التيارات؟

  • بعض جزيئات السوائل لها هبوط وارتفاع في جزيئاتها ، وتتحرك أماكنها ، وفي هذه الحالة تكون مشحونة بالطاقة المكتسبة.
  • تتميز أيضًا بوجود حركات منسقة ومنظمة يمكن أن تحمل طاقة أعلى من خلال الحركات العشوائية.
  • له بعض الاتجاهات المنظمة والمحددة لحركة السوائل ، إما أن يكون هذا الاتجاه اتجاهًا موحدًا من الأسفل إلى الأعلى ، أو يكون اتجاهًا عشوائيًا.
  • يجب التأكيد على أن هناك صلة بين الطاقة الحرارية وانتقال الحرارة الذي يحدث بين الأشياء.
    • كما أنه ليس المقياس الرسمي لدرجة حرارة الجسم.
  • لذلك ، من الضروري التفريق جيدًا بين كل من الطاقة الحرارية للجسم ودرجة حرارة هذا الجسم ، ووحدات قياس هذه الطاقة الحرارية.
‫0 تعليق

اترك تعليقاً