كيف ينتقل الحرارة في الفراغ؟ وما أهميتها في حياتنا اليومية؟ وكيف يمكننا الاستفادة من فهم عملية انتقال الحرارة؟ كل هذه الأسئلة تدفعنا للتعمق في فهم واحدة من أهم عوامل الحياة على الأرض، وهي الحرارة، لنتعرف على كيفية استغلالها لتحسين حياتنا. ولذلك، سنتعرف من خلال هذا الموقع على طريقة انتقال الحرارة في الفراغ.
ما الطريقة التي تنتقل بها الحراره في الفراغ
عندما نتحدث عن عملية انتقال الحرارة، نواجه عدة طرق يحدث من خلالها انتقال الحرارة نتيجة اختلاف درجة الحرارة بين العنصرين، لذا نستنتج أن “انتقال الحرارة = اختلاف الحرارة”، فبدون اختلاف درجة الحرارة، سيحدث توازن حراري ولن ينتقل الحرارة من الجسم الأعلى درجة حرارة إلى الجسم الأقل.
- أن أشهر طرق انتقال الحرارة هما:
- الحمل.
- التوصيل.
- الإشعال
- لكن عندما نناقش كيفية انتقال الحرارة في الفراغ، نواجه طريقة واحدة وهي “طريقة الإشعاع”.
كيف تنتقل الحرارة في الفراغ
الإشعاع الحراري هو طريقة نقل الحرارة في الفراغ، وفي هذه الحالة لا يكون للوسط أي دور في حدوث عملية التبادل الحراري.
- طريقة انتقال الحرارة في الفراغ: يتم نقل الحرارة من خلال انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية وتوصلها في الفراغ عن طريق الإشعاع الحراري.
- من أمثلة الإشعاع الحراري المنتشرة حولنا: أشعة الشمس.
انتقال حرارة الشمس في الفراغ
تعتبر أشعة الشمس أفضل نموذج لانتقال الحرارة في الفراغ، ولمعرفة كيفية انتقال الحرارة في الفراغ، يجب أن ندرس أشعة الشمس فقط.
- تكوين الأشعة الشمسية: أشعة الشمس هي مجموعة من الموجات الكهرومغناطيسية المرئية للعين المجردة.
- عملية وصول الشعاع الشمسي لنا: بعد أن تمر الأشعة الشمسية بالغلاف الجوي، تتم امتصاص بعض الأشعة الضارة منها وتصل الأشعة المنقاة.
- انتقال الطاقة في الفراغ: انتقال الشعاع الشمسي إلى الأرض ليس مجرد انتقال للضوء، بل ينتقل من خلاله الطاقة التي يتم استغلالها في إنتاج الطاقة الكهربائية عن طريق الألواح الشمسية.
ما هي الحرارة؟
الحرارة هي نوع من أنواع الطاقة، ويمكن تعريف الحرارة على أنها الطاقة التي تنتقل من جسم إلى جسم آخر بسبب اختلاف درجات حرارتهما.
- هناك عدة تعريفات أخرى لقياس الحرارة فهي:
- مقياس درجة سخونة الجسم.
- مقياس درجة برودة الجسم.
- هو مقياس لقدرة المادة على نقل الطاقة الحرارية إلى مادة أخرى.
أهمية الحرارة في الحياة
تعتبر الحرارة عنصرا هاما لبقاء الحياة، فهي العنصر الفاعل في العديد من الأمور، بما في ذلك:
- تبخر الحرارة: عندما يحدث ضغط عال للحرارة، يحدث تبخير للسوائل، مما يجعلها عنصرا محركا للعديد من الدورات مثل القطارات.
- الاستخدام المنزلي للحرارة: عند الحديث عن الحرارة نتطرق للتعريفات والشُروحات العلمية كأهمية الحرارة فيزيائيًا، ونغفل عن أحد أهم وظائف الحرارة في الحياة وهي الوظائف المنزلية للحرارة ومنها:
- تسخين المياه.
- تجفيف الملابس.
- تدفئة المنزل.
- إعداد الطعام.
- أهمية الحرارة في الصناعة: تدخل الحرارة كعنصر رئيس في تقريبًا جميع عملية التصنيع، فمن أمثلة الصناعات التي تدخل فيها الحرارة هي:
- صناعة الزجاج.
- صناعة الأوراق.
- معالجة المواد الغذائية.
- صناعة المنسوجات.
- التعدين.
- الأهمية الحيوية للحرارة: علم بناء النباتات ونموها يعتمد على وجود الحرارة التي تنتقل في الفراغ عن طريق الأشعة الشمسية.
وبذلك تكون تلك أمثلة على أحد أهم وظائف الحرارة.
ما هي طرق انتقال الحرارة
هناك عدة طرق ووسائل لانتقال الحرارة، وتستخدم وسائل اتصال مختلفة لنقل الحرارة إلى جميع الوسطيات التي تحتاج إلى الحرارة، وتشمل طرق انتقال الحرارة:
انتقال الحرارة بالتوصيل
هذه الطريقة التي ينتقل بها الحرارة من خلال اللمس، عند السؤال عن كيفية انتقال الحرارة من خلال وسط مادي، فإن الإجابة هي التوصيل.
- تعريف انتقال الحرارة بالتوصيل: هي عملية انتقال الحرارة من خلال وسط مادي صلب عن طريق الانتقال المباشر من جسيم إلى آخر عندما تتلامس الجسيمات.
- الانتقال الذري: أحد أنواع انتقال الحرارة بالتوصيل هو انتقال الحرارة من جزيء إلى آخر من جزيئات المادة الواحدة، ويعرف هذا باسم انتقال الحرارة الداخلي.
- يمكن أن تكون عملية انتقال الحرارة بالتوصيل بين مادة صلبة وأخرى، أو من خلال مادة صلبة ومادة سائلة، مثل نقل الحرارة من الحساء الساخن إلى الملعقة المستخدمة للتقليب.
انتقال الحرارة بالحمل
يمكن اعتبار الحمل الحراري نموذجا للتوصيل الحراري، حيث يتم نقل الحرارة بشكل رئيسي عن طريق التوصيل بين الجسم والسائل الحامل للحرارة، ولكن الاختلاف هنا أن عملية نقل الحرارة تتم بشكل رئيسي عن طريق حركة السائل الحامل للحرارة.
- كيف تنتقل الحرارة من خلال السوائل؟: تنتقل الطاقة الحرارية الداخلية من جسم إلى آخر من خلال حدوث حركة فيزيائية، وتنشأ هذه الحركة الفيزيائية من حركة المائع حول الجسم، حيث يحمل الحرارة وينقلها إلى جسم آخر.
- أشكال الانتقال بالحمل: يتم نقل الطاقة من جسم إلى آخر عن طريق سائل قد يكون آليا، أو عن طريق حركة السائل عبر الجسم، أو عن طريق حركة الجسم حول السائل.
- تعريف المائع: هو أي غاز أو سائل يتغير شكله عند تغير الوسط الذي يوجد فيه.
انتقال الحرارة بالإشعاع
هذه الطريقة لنقل الحرارة هي الإجابة على سؤال كيف يتم نقل الحرارة في الفراغ، حيث الاختلاف بين هذه الطريقة والطريقتين السابقتين لنقل الحرارة هو أنها لا تحتاج إلى وجود وسط مادي للنقل من خلاله.
- نقل الحرارة في الفراغ لا يتطلب اتصالا بين الجسمين أو وجود وسيط سائل بينهما، ولكن النقل يحدث عن طريق الأشعة الكهرومغناطيسية التي تنتقل في الفراغ بسرعة الضوء.
- تسمى الأشعة الحرارية أيضا الأشعة تحت الحمراء.
اقرأ أيضًا: ماهو الشي الذي يتجمد بالحرارة