نقل الطاقة الحرارية
- تعتبر الطاقة الحرارية هي أول أشكال الطاقة التي يعرفها الإنسان ، بغض النظر عما إذا كان قد خلص إلى أن ضوء الشمس هو أحد أشكال الطاقة هذه أم لا ، وهو أيضًا وقت لم تتحقق فيه بعد طرق نقل الطاقة الحرارية.
- اكتشف الرجل الأول النار وكانت معرفته الأولى بالطاقة هي إشعال النار ، وكان هذا الاكتشاف من أهم أسباب تطور الإنسان بشكله الحالي ، ومع ذلك فإن الطاقة الحرارية لها دور كبير جدًا في حياتنا. حالياً.
- يستخدم في الطبخ ، ويستخدم في إنتاج الكهرباء في المحطات الحرارية ، ويستخدم في المحركات البخارية ، ومحركات الاحتراق الداخلي ، والمحركات النفاثة والصواريخ.
- أحد أشكال أهمية الطاقة الحرارية هو القدرة على تحويلها إلى أشكال أخرى ، مثل الطاقة الكهربائية الموجودة في محطات الطاقة ، أو الطاقة الميكانيكية الموجودة في السيارات ، أو الطاقة المشعة الموجودة في النار.
طرق نقل الطاقة الحرارية
- نظرا لأهميتها استمرت دراسات الطاقة الحرارية ووضعت قوانين في القرن التاسع عشر.
- من بين الدراسات التي أجريت على الطاقة الحرارية وأهم فروعها وهو علم نقل الطاقة الحرارية ، ويتم دراسة هذا الفرع بالتفصيل الدقيق ، ويتم تطوير طرق النقل بحيث يتم نقل أقصى قدر من الطاقة وكفاءة الحرارة الحرارية يتم استخدام آلات الطاقة.
وبما أن لكل علم أركانه وأسسه ، فإن أهم أسس علم الطاقة الحرارية هي طرق نقلها ، وتنقسم إلى ثلاثة فروع على النحو التالي:
- نقل الطاقة الحرارية بالتوصيل “التوصيل” الصورة الأولى لنقل الطاقة الحرارية هي التوصيل ، والذي يمكن توضيحه من خلال المثال التالي: لابد أنك لمست جسمًا ساخنًا وشعرت بانتقال الحرارة إلى يدك أو إلى طرف مادة صلبة قطعة تلامس مصدر الحرارة ، وتفسير ذلك هو قدرة الطاقة الحرارية على الانتقال بالتوصيل من الطرف الأعلى لدرجة الحرارة إلى الطرف الأدنى من درجة الحرارة حتى يحدث ما يسمى بالتوازن الحراري ، وهو نفس درجة الحرارة في جميع الأجزاء من الجسم.
- نقل الطاقة الحرارية بالحمل الحراري إذا كان التوصيل يفسر نقل الطاقة الحرارية في المواد الصلبة ، فإن التوصيل يفسر انتقال الطاقة الحرارية عبر السوائل ، ويمكن تمثيل ذلك بنقل الحرارة من مصدر لهب أو حديد ساخن. جسم أو أي جسم بداخله مصدر حرارة. يتم تبادل الطاقة مع الهواء المحيط بها ونقل الطاقة على النحو التالي: عندما تنتقل الطاقة إلى الجزء الأقرب لمصدر الحرارة تقل كثافتها ، وهذه خاصية عامة لجميع السوائل بشكل عام ، صعودًا ودفعًا. الجزء العلوي الذي يفقد الحرارة وتنخفض درجة حرارته تدريجيًا وبالتالي يحدث التبادل بينهما ويظل نقل الطاقة مستمرًا ، مكونًا ما يعرف بتيارات الحمل الحراري ويمكن أيضًا ملاحظة ذلك عند وجود مصدر للهب بحيث تتحرك الحرارة لأعلى في الهواء
- نقل الطاقة الحرارية عن طريق الإشعاع: يتم تمثيله بنقل الطاقة الحرارية من الشمس إلى الأرض ، وهذا ما يفسر شعورنا بالحرارة من مصدر حراري إذا كنا بالقرب منه ، لأن أي مصدر حراري ينتج موجات إشعاعية مختلفة. تختلف الترددات باختلاف درجة الحرارة ، وحتى جسم الإنسان له هذه الخاصية وتنتج هذه الموجات التي تسمى الهالة المحيطة بالإنسان. ومن خصائص هذه الموجات أنها تمتلك القدرة على السفر عبر الفراغ ، ولا تحتاج إلى وسيط للانتقال ، وعندما تصطدم هذه الموجات بأي جسم فإنها تنقل هذه الحرارة إلى ذرات ذلك الجسم ، و هذا هو السبب في أنك تشعر بحرارة الشمس ، على الرغم من أنك على بعد ملايين الأميال.
الفرق بين التوصيل والتيار والإشعاع
تعتبر هذه الطرق من طرق نقل الطاقة الحرارية ولكن هناك عدة اختلافات بينها وهي:
- التوصيل: يتم نقل الطاقة من خلال الاتصال بين المواد.
- الحمل: يكون في سوائل وينتقل بين السوائل وينتقل بسبب اختلاف الكمية.
- الإشعاع: لا تتطلب هذه الحالة وجود وسيط تنتقل فيه الطاقة حيث تنتقل بواسطة الموجات الكهرومغناطيسية وهذه الطريقة أسرع من الطرق الأخرى.
استخدام الطاقة الحرارية
- للطاقة الحرارية استخدامات عديدة ولها تطبيقات عديدة ومختلفة ومن أهمها الاستخدامات اليومية:
- تدفئة المنزل: يتم تسخين المنازل بشكل طبيعي باستخدام الطاقة الحرارية ويتم ذلك عن طريق بناء وتصميم المنازل التي تحتوي على فتحات واسعة تسمح لأشعة الشمس المباشرة بالمرور عبر هذه النوافذ الكبيرة. صهر المعادن: تُصهر المعادن ، وخاصة الحديد ، بحرق الفحم والنفط. • المركبات المتحركة: تتحرك المركبات المختلفة مثل السيارات والقطارات والطائرات باستخدام الاحتراق الخارجي والداخلي. السخانات الشمسية: تستخدم الطاقة الحرارية في هذه السخانات الموجودة على أسطح المنازل والتي تتصل ببعض مواسير المياه المطلية والتي يجب أن تكون مطلية بالزجاج الداكن لامتصاص الحرارة والاحتفاظ بها.
طاقة حرارية
- تعتبر الحرارة من أهم أشكال الطاقة المختلفة لأنها تتعلق بمستوى حركة العناصر المكونة للأجسام ، حيث تنتقل الحرارة تلقائيًا من جسم إلى آخر ، وهناك طرق مختلفة لنقل الطاقة الحرارية.
- يشير انتقال الحرارة من جسم أكثر سخونة إلى جسم أكثر برودة إلى أن كلا الجسمين بنفس درجة الحرارة.
- الطاقة الحرارية هي نوع من الطاقة معروف للبشر.
- لأنها تتمتع بميزة كبيرة في التطور الذي يشهده العالم حاليًا على مستوى الصناعات الحديثة والآلات والطاقة ، حيث يتم إنتاج كميات مختلفة ومتنوعة من الطاقة.
- يتم ذلك من خلال الطاقة الحرارية ، والتي يتم إنشاؤها عن طريق حرق الوقود الأحفوري وتحويلها إلى طاقات مختلفة في الخطوة الثانية.
مصادر الطاقة الحرارية
- هناك عدة مصادر للطاقة الحرارية يتم الاعتماد عليها بشكل كامل وهي:
- الشمس: تعتبر المصدر الرئيسي والرئيسي للطاقة الحرارية لأن الشمس توفر الحرارة اللازمة التي يحتاجها الكوكب.
- الفحم: مادة قابلة للاحتراق تتكون أساسًا وبشكل مستمر من الكربون.
- الزيت: يتكون من مواد عضوية ، ويؤدي احتراقه إلى إنتاج طاقة حرارية بكميات كبيرة وجودة عالية.
في النهاية هناك طرق عديدة لنقل الطاقة الحرارية وهي تختلف من وسط إلى آخر ، وكل طريقة تتطلب طريقة مختلفة. فيه شروط معينة ، لذلك يجب ضمان هذه الشروط للحصول على الطاقة الحرارية ، وهو أمر مهم في الحياة اليومية.