طرق انتقال الحرارة

طرق انتقال الحرارة

ما هي طرق انتقال الحرارة؟

فيما يلي أبرز طرق انتقال الحرارة:


التوصيل

يعبّر مفهوم انتقال الحرارة بالتوصيل عن عمليّة انتقال الطّاقة بشكل مباشر من جسيمٍ إلى آخر بالاتصال بين الجسيمات، كما تعبّر هذه الطريقة عن انتقال وتوزيع الطّاقة الحراريّة من ذرّةٍ إلى أخرى ضمن المادّة الواحدة.[١]


وتعد طريقة التوصيل فعّالة بشكلٍ كبيرٍ في المواد الصلبة، ولكن يمكن أن تحدث بالسوائل أيضاً، ومن الأمثلة العمليّة على طريقة التوصيل تسخين ملعقة عند وضعها في وعاء يحتوي على حساء ساخن؛ حيث إنّ الحرارة ستنتقل من الحساء إلى الملعقة.[١]


الحمل الحراري

يعّبر مفهوم طريقة انتقال الحرارة بالحمل الحراريّ عن انتقال الطّاقة الداخليّة من وإلى الجسم عن طريق الحركة الفيزيائيّة الناتجة من المائع المحيط بالجسم والذي ينقل الطّاقة الداخليّة عبر كتلته، وعلى الرّغم من أنّ عمليّة انتقال الحرارة تبدأ بطريقة التوصيل بين الجسم والسائل؛ إلّا أنّ الكميّة الأكبر لانتقال الطّاقة يحدث نتيجةً لحركة المائع.[٢]


ويمكن أن تحدث طريقة الحمل الحراريّ تلقائيّاً أو طبيعياً، أو بشكلٍ حرٍ عن طريق تكوين خلايا الحمل، أو يتم إنشاؤها عن طريق دفع المائع عبر الجسم، أو عن طريق دفع الجسم عبر المائع.[٢]


الإشعاع

لا يحتاج انتقال الحرارة بالإشعاع إلى وجود أي رابط بين مصدر الحرارة وبين الجسم، الذي تُنقل إليه الحرارة على عكس طرق الحمل والتوصيل التي تتطلّب وجود مادّة لنقل الحرارة، ففي هذه الطريقة يمكن نقل الحرارة عبر الفراغ عن طريق الإشعاع الحراريّ، فعلى سبيل المثال انتقال الحرارة من الشّمس إلى الإنسان دون الحاجة للمسها مباشرةً.[٣]


غالباً ما يسمّى الإشعاع الحراريّ بالأشعّة تحت الحمراء؛ وهي أحد أشكال الأشعّة الكهرومغناطيسيّة أو الضوء، أمّا الإشعاع فهو أحد أشكال الطّاقة المنتقلة، ويتكوّن من الموجات الكهرومغناطيسيّة المنتقلة بسرعة الضوء، ولا تحتاج عمليّة انتقال الإشعاع إلى تبادل بين الكتل، أو وسط بين الأجسام.[٣]


تطبيقات على طرق انتقال الحرارة

فيما يلي أبرز التطبيقات على طرق انتقال الحرارة:


مبدأ التبادل الحراري

يمثّل هذا المبدأ عمليّة انتقال الحرارة من الجسم ذي درجة الحرارة الأعلى إلى جسم ذي درجة حرارة أقل بحيث تتساوى درجات الحرارة وتصل إلى درجة الاتزان، فعلى سبيل المثال عند وضع كوب قهوة بحرارة 80 درجة مئوية في وسط بحرارة 26 درجة مئوية فإنَّ حرارة الكوب ستنخفض لتصل إلى درجة تتساوى فيها مع الوسط المحيط.[٤]


قانون نيوتن للتبريد

يشير هذا القانون إلى أنّ الأجسام عند درجات حرارة مُختلفة ستصل إلى درجة حرارة مشتركة مع درجة حرارة الوسط المحيط بها، إذ يصبح التغير في درجة حرارة جسم ساخن أقل مع زيادة حرارة الوسط المحيط به، بينما يزداد التغير في درجة حرارة الجسم البارد عندما تقل حرارة الوسط المحيط به.[٥]


فعلى سبيل المثال؛ يكون التغير في درجة حرارة فطيرة تفاح ساخنة موضوعة في الثلاجة أكبر منه عند وضعها في درجة حرارة الغرفة.[٥]


ظاهرة الدفيئة

تحدث هذه الظاهرة في البيوت الزجاجية، والتي من خلالها تتمكن النباتات من امتصاص الإشعاع الشمسي كي تبقى دافئة وخصوصاً في فصل الشتاء، إذ يسمح الزجاج الشفاف بمرور الضوء المرئي الذي يكون على هيئة موجات قصيرة ولكنه يمنع خروج الإشعاعات ذات الموجات الطويلة والتي تبقى محاصرة في الداخل.[٥]


تنتقل الحرارة بين الأجسام من خلال عدة طرق أبرزها؛ التوصيل الذي يعبر عن انتقال الطاقة الحرارية في مادة ما من جسيم لآخر، والإشعاع الذي لا يحتاج إلى مادة كي تنتقل الحرارة، والحمل الذي يعبر عن انتقال الحرارة في الجسم نتيجة نشوء حركة فيزيائية.


ومن تطبيقات انتقال الحرارة؛ التبادل الحراري، وقانون نيوتن للتبريد، وكذلك ظاهرة البيت الزجاجي أو الدفيئة.


المراجع

  1. ^ أ ب "Convection, Conduction and Radiation", www.mansfieldct.org, Retrieved 14-5-2018. Edited.
  2. ^ أ ب "Convection", physics.info, Retrieved 14-5-2018. Edited.
  3. ^ أ ب " How does heat travel?", coolcosmos.ipac.caltech.edu, Retrieved 14-5-2018. Edited.
  4. "Heat Transfer ", simply science , Retrieved 20-9-2021. Edited.
  5. ^ أ ب ت "Applications of heat transfer", science, Retrieved 20-9-2021. Edited.
841 مشاهدة
Top Down