متى يحدث التوصيل الحراري
عادة ما يشير التوصيل الحراري إلى نقل الطاقة بشكل تلقائي دون تدخل الإنسان، وتكون هذه الطاقة بشكل حراري، ولكن متى يحدث التوصيل الحراري هذا هو ما سنوضحه في الموسوعة، حيث يعتبر التوصيل الحراري نقلا للحرارة بين درجات حرارة مختلفة بواسطة طرق مختلفة ووسط مناسب لتوصيل الحرارة، وعادة ما يحدث التوصيل الحراري من درجات حرارة عالية إلى درجات حرارة منخفضة.
متى يحدث التوصيل الحراري
كما ذكرنا في المقدمة، يحدث التوصيل الحراري عندما يتم نقل الطاقة الحرارية من درجة حرارة عالية إلى درجة حرارة منخفضة، وقد اكتشف العلماء في مجال الطاقة الفيزيائية أن التوصيل الحراري يحدث عبر أربع طرق
انتقال الحرارة عن طريق التوصيل الحراري
- التوصيل الحراري يحدث بشكل عام عندما ينتقل الحرارة من درجة حرارة عالية إلى درجة حرارة منخفضة، وهو واحد من طرق انتقال الحرارة.
- التوصيل هو نقل الطاقة الحرارية من الأجسام ذات الحرارة الأعلى إلى الأجسام ذات الحرارة الأقل.
- يتم توصيل الحرارة من خلال هذه العملية عن طريق تصادم الجسيمات في أي جسم، مما ينتج عنه إنتاج الحرارة.
انتقال الحرارة عن طريق الإشعاع الحراري
- يعتبر الإشعاع الحراري واحدة من طرق نقل الطاقة الحرارية من جسم إلى جسم آخر.
- الإشعاع الحراري ينتقل تلقائيا ولا يتدخل فيه الإنسان، وينتج أيضا من درجة حرارة عالية إلى درجة حرارة منخفضة.
- يتم إنتاج الإشعاع الحراري من الإشعاع الكهرومغناطيسي، وبخاصة الأشعة تحت الحمراء التي يتسبب فيها الشمس تلقائيا. في الحقيقة، لا ينتج التوصيل الحراري الإشعاعي فقط من الشمس، بل في بعض الحالات ينتج أيضا من الشعاع القوي الناتج عن المصباح الكهربائي.
- تتنوع أنواع الأشعة تحت الحمراء التي تسبب التوصيل الحراري، فقد يحدث التوصيل الحراري الإشعاعي عن طريق الأشعة جاما والأشعة السينية وموجات الراديو.
انتقال الحرارة عن طريق الحمل الحراري
- الحرارة تنتقل أيضا في هذا النوع من التوصيل الحراري من درجات حرارة عالية إلى درجات حرارة منخفضة، ولكن هذه العملية يمكن أن تحدث تلقائيا أو يقوم الإنسان بها لتوليد الحرارة اللازمة للدرجات الحرارة المنخفضة.
- يتم إنتاج الحمل الحراري تلقائيا دون تدخل الإنسان عن طريق الهواء الجوي المشحون بالحرارة العالية والمتجهة نحو الحرارة المنخفضة، بسبب أن الهواء الجوي في هذه الحالة يحتوي على غازات ساخنة تحل محل الغازات الباردة.
- يحدث التوصيل الحراري لنقل الحرارة من درجات حرارة عالية إلى درجات حرارة منخفضة في بعض الأحيان بتدخل الإنسان، وفي هذه الحالة يقوم الإنسان بتصنيع أجهزة تقوم بتعويض فرق الحرارة في الأماكن التي تكون درجات حرارتها منخفضة بواسطة الهواء المحمل بالحرارة المرتفعة لتسخين هذه الأماكن والمناطق التي تتميز بدرجات حرارة منخفضة بشكل عام.
انتقال الحرارة عن طريق النقل الحراري
- عملية النقل الحراري هي عملية ندرسها منذ المراحل الدراسية الأولى في حياتنا، فهي تكون عملية في الدراسات الكيميائية والدراسات الفيزيائية.
- تنتقل الحرارة من خلال عملية الانتقال من درجات حرارة عالية إلى درجات حرارة منخفضة.
- تتولد طاقة حرارية نقلها من درجات حرارة عالية إلى درجات حرارة منخفضة عن طريق الهواء الجوي، أو في بعض الحالات يتم توليد الطاقة الحرارية عن طريق الماء.
إلى متى تستمر عملية انتقال الحرارة من جسم لآخر
من خلال دراسة طرق توصيل الحرارة من المرتفعة إلى المنخفضة، ومعرفة الأربعة طرق التي يحدث بها التوصيل الحراري للأجسام المختلفة التي تحتوي على ذرات وجزيئات.
- نقوم من خلال هذه الفقرة بشرح مدة استمرار عملية انتقال الحرارة من جسم إلى آخر، وهذا هو السؤال الذي يتداوله الكثير من الطلاب والدارسين للطاقة الحرارية بعد أن يتعرفوا على طرق التوصيل الحراري.
- يتم نقل الحرارة المرتفعة إلى درجات الحرارة المنخفضة تلقائيا أو بواسطة العنصر البشري من خلال طرق مختلفة للتوصيل الحراري مثل الإشعاع الحراري والنقل الحراري والحمل الحراري. هل هناك قاعدة أو قيمة ثابتة لعملية التوصيل الحراري؟
- في الواقع، فإن فترة نقل الحرارة من جسم ذو حرارة عالية إلى جسم ذو حرارة منخفضة ليست محدودة بزمن معين.
- من هنا يمكننا أن نقول أن عملية نقل الحرارة من جسم إلى آخر تنتهي عندما يتساوى الجسمين في درجة الحرارة.
- يمكننا التحقق من ذلك عن طريق قياس درجة حرارة كل من الجسمين باستخدام جهاز قياس الحرارة، حتى نجد تطابقا في درجات الحرارة بين الجسمين.
المواد التي تعمل على توصل الحرارة بشكل أفضل
في الواقع، المواد التي توصل الحرارة بشكل جيد تختلف في جودتها لنقل الطاقة الحرارية من جسم إلى آخر من خلال أساليب التوصيل الحراري الأربعة.
- عادة ما تتميز المعادن بأنها مواد جيدة في توصيل الحرارة، بينما يعتبر البلاستيك أو الخشب مواد توصيل للطاقة الحرارية من جسم إلى آخر، ولكن بجودة أقل من المعادن.
- يجب أن نتوقف لحظة عند هذه النقطة ونطرح سؤالا مهما، كيف يتم نقل الحرارة من جسم إلى آخر؟ والحقيقة أن الطاقة الحرارية تنتقل من جسم إلى آخر عن طريق انتقال الإلكترونات الحرة الموجودة في نواة أي عنصر أو مادة بشكل فيزيائي، وتقوم ذرات العنصر بالاهتزاز حتى تصل إلى توازن درجات الحرارة في الجسمين.
- يطلق على حالة تساوي درجات حرارة الجسمين اسم التوازن الحراري، فما هي المواد التي تنقل الحرارة بشكل جيد؟
- الألماس والفضة من المواد التي تنقل الحرارة بشكل جيد من جسم ذو درجة حرارة عالية إلى جسم ذو درجة حرارة منخفضة.
- أما الألومنيوم والذهب والنحاس، فهي من المواد التي توصف بالتوصيل الحراري بين الأجسام.
- الزجاج أيضا من المواد التي تنقل الحرارة بين أجسام مختلفة في درجات الحرارة.
- الماء يوصل الحرارة بشكل جيد ومن بينها الثلج أيضا كمادة تذوب في درجات حرارة عالية.
- يعتبر الهواء الجوي كما ذكرنا سابقا من المواد أو الوسط الذي من خلاله يتم انتقال الطاقة الحرارية من جسم إلى آخر.
معامل التوصيل الحراري
بعدما تعرفنا على متى يحدث التوصيل الحراري في الأجسام ذات درجات حرارة مختلفة، يجب أن نعرف أيضا ما هو معامل التوصيل الحراري للمواد والأجسام التي تختلف في درجات حرارة.
- يمثل معامل توصيل الحرارة الوسط الذي ينتقل عن طريقه الطاقة الحرارية من المناطق الساخنة إلى المناطق الباردة.
- يكون معامل التوصيل الحراري كما تناولنا سابقا عن الحمل الحراري الذي ينقل الحرارة عبر الهواء أو الماء، فذلك هو معامل التوصيل الحراري.
- يتم توصيل الحرارة عبر المواد الناقلة على شكل غازات في الهواء الجوي أو على شكل سوائل، حيث تتنقل الطاقة الحرارية عبرها.
- يتميز معامل التوصيل الحراري بأنه وسط مناسب وملائم لتنفيذ عملية التوصيل الحراري، ومن خلاله يمكننا حساب معامل التوصيل الحراري.
- بالتالي، يتم حساب معامل التوصيل الحراري في الحسابات ذات التقنية العالية عن طريق متوسط معامل الانتقال الحراري لشكلية بنائية محددة.
- تختلف درجة حرارة السائل المستخدم أو الغازات الموجودة في الهواء الجوي ومتوسط درجة حرارة الوسط في حساب معامل التوصيل الحراري للأجسام المختلفة.
وهنا يا عزيزي القارئ نصل إلى معرفة متى يحدث التوصيل الحراري من جسم ذو درجة حرارة مرتفعة إلى جسم آخر ذو درجة حرارة منخفضة، وتحدث عملية التوصيل الحراري من خلال أربع طرق، وهي الإشعاع الحراري، والحمل الحراري، والتوصيل الحراري، والنقل الحراري، وبعد ذلك يتوقف التوصيل الحراري عندما تصبح درجة حرارة الجسمين متساوية.
يمكنك الاطلاع على المزيد من المواضيع ذات الصلة بهذا المحتوى من خلال موقع الموسوعة العربية الشاملة
- بحث عن الطاقة الحرارية ثاني ثانوي
- تسمى عملية صعود الهواء الساخن إلى الأعلى وهبوط الهواء البارد إلى الأسفل عملية التوصيل
- البحث عن الحرارة ومصادرها والاختلاف بين الحرارة والطاقة الحرارية
- بحث عن التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة
- مفهوم الموصلية الحرارية
- بحث عن الطاقة الحرارية