توضيح المفهوم الحراري في العلوم هو العامل الأكثر تأثيرا في حياتنا اليومية؛ حيث تعتمد جميع الدول في العالم على درجات الحرارة وتتكيف وتستفيد من إمكانياتها تبعا لدرجة الحرارة المعتادة لها؛ لذلك فهي من أهم القوى التي تتحكم في النشاط البشري؛ إضافة إلى أنها من أهم المواضيع العلمية المرتبطة بالعديد من العلوم مثل الكيمياء والفيزياء والجيولوجيا وغيرها، وفي هذا المقال اليوم على موقعنا سنقدم هذا المقال حول مفهوم الحرارة وطرق نقلها، تابعونا.
تعريف الحرارة في العلوم
- الحرارة هي درجة سخونة الجسم أو المحيط، أو درجة برودته.
- هو مقياس حرارة الجسم أو برودته، وذلك بالاستناد إلى القيمة المعيارية.
- هي أيضا مقياس لمتوسط الطاقة الحركية للجزيئات المتواجدة في عينة من مادة محددة، ويتم التعبير عن هذه المقاييس من خلال الدرجات أو الوحدات التي تظهر في مقياس الحرارة القياسي.
- وهي أيضا مؤشر لقدرة المادة الواحدة، أو مجموعة من المواد، على نقل الحرارة من مجال فيزيائي إلى مجال فيزيائي آخر.
- وحدات القياس المعيارية للحرارة هي فهرنهايت، كلفن، وسيليزيوس.
- أحيانا يمكن تسمية الحرارة بـ”كمية عملية”؛ وذلك لأنها تحدد في إطار عملية تنقل الطاقة من خلالها، مثل نقل الحرارة من فنجان ساخن إلى يديك.
الحرارة النوعية
- كمية الطاقة المطلوبة لرفع درجة حرارة جسم ما بدرجة واحدة تعتمد على القيود الموجودة، مما يجعلها تختلف من حالة لأخرى.
- إذا كان هناك كمية ثابتة من الغاز المحصور في حجم معين، فإن إضافة الحرارة إليه سترفع درجة حرارته بدرجة واحدة فقط، وستكون درجتها أقل بالمقارنة مع حالة الغاز الحر في أسطوانة متحركة.
- في الحالة التي يكون فيها الغاز محصورا وثابت الحجم، يتسبب مقدار الطاقة الموجودة في رفع درجة حرارة الغاز. وفي الحالة الأخرى التي يكون فيها الغاز في حالة حرة، لا تعمل الطاقة فقط على زيادة درجة الحرارة، بل توفر الطاقة اللازمة لأداء وظيفة المكبس. وبالتالي، تعتمد الحرارة النوعية للمواد على هذه الظروف المختلفة.
- الحرارة النوعية في حالة الحجم الثابت وفي حالة الضغط المستمر تعتبر واحدة من أعلى درجات الحرارة المحددة انتشارا.
- بالإضافة إلى ذلك، هناك علاقة وثيقة بين السعات الحرارية لعدد من العناصر في الحالة الصلبة والوزن الذري لكل عنصر، وتم إثبات ذلك من قبل العالم الفرنسي بيير لويس دولونج والعالم الفرنسي أليكسيس تيريز بيتيت عام 1819.
- حرارة الجسم لا تقتصر فقط على الحرارة المنتقلة، بل تشمل أيضا الطاقة المخزنة في الجسم ليست حرارة.
- الحرارة الكامنة، أو ما يسمى بحرارة التبخر هي عبارة عن كمية محددة من الطاقة التي تتمكن من تغيير حالة المادة السائلة إلى الحالة البخارية، وذلك من خلال درجة الحرارة والضغط الثابتين.
- بالإضافة إلى ذلك، يتطلب تحويل المادة الصلبة إلى الحالة السائلة ما يسمى بالحرارة الانصهار، وتحويل المادة الصلبة مباشرة إلى الحالة البخارية يتطلب الحرارة التسامي. وكلا الحالتين تتطلب تحديد درجة الحرارة والضغط.
انتقال الحرارة
تعمل الأجسام على تقليل درجة حرارتها عن طريق إطلاق كمية من الطاقة على شكل حرارة إلى المحيط المحيط بها، ويمكن أيضا أن ترفع درجة حرارتها عن طريق اكتساب كمية من الطاقة الحرارية من المحيط المحيط بها.
وبالتالي، يمكن لعملية تبريد الأجسام أو تسخينها أن تتم بنفس الطريقة، وهي نقل الحرارة من الجسم ذي درجة حرارة أعلى إلى الجسم ذي درجة حرارة أقل. ونتيجة لذلك، يعتبر مستوى الحرارة مؤشرا لقدرة المواد على نقل الطاقة الحرارية من مجال فيزيائي إلى آخر.
الحرارة هي طاقة تنتقل بشكل متداول، ولها ثلاث طرق للانتقال وهي:
- حركة الحرارة عبر التوصيل في المواد الصلبة أو السائلة.
- العملية التي يتم من خلالها نقل الحرارة عن طريق الحمل الحراري في حالة السوائل، أو في حالة الغازات التي تكون في حالة حركة، وأيضا في الحالات التي يتم فيها الجمع بين التوصيل وتدفق السوائل.
- العملية الثالثة هي عملية انتقال الحرارة عبر الإشعاع بدون وجود مادة توصيل.
المراجع
1.
2.
3.