مفهوم تيارات الحمل الحراري

كتابة - آخر تحديث: ١٥:٢٥ ، ١٧ أغسطس ٢٠١٨
مفهوم تيارات الحمل الحراري

انتقال الحرارة

تنتقل الطاقة الحراريّة بالاعتماد على ثلاث طرق رئيسيّة وهي: التوصيل، والحمل، والإشعاع، وذلك بدءاً من الكتلة الأكثر سخونة انتقالاً إلى الكتلة الأبرد، وذلك باختلاف حرارة جسم معيّن عن حرارة مجموعة من الأجسام حولها، فتبدأ الطاقة الحراريّة بالانتقال لتحقيق التوازن الحراري فيما بين هذه الأجسام جميعها، لتصبح ذات درجة حرارة موحدة، ويشار إلى أن الحرارة تنتقل من الجسم الأكثر سخونة إلى الأبرد منه دائماً، وفقاً لقانون الديناميكا الحراريّة. ويُعرف التوصيل الحراري بأنه مقدار الحرارة وكميتها التي تنتقل بالاعتماد على المعادلة الرياضيّة (وحدة المساحة X وحدة الزمن)، ويحدث ذلك في حال وجود فرق ملحوظ بين درجات الحرارة وطول القضيب المستخدم في عمليّة النقل الحراري، وتقاس وحدة التوصيل الحراري في هذه الحالة بالواط/درجة مئويّة، أما فيما يتعلق بالانتقال بالإشعاع أو ما يسمّى بالإشعاع الحراري فإنه إحدى وسائل نقل الطاقة الحراريّة من خلال الإشعاعات، كما هو الحال بالأشعة فوق البنفسجيّة أو أشعة الليزر، وتقاس درجة الحرارة بالفهرنهايت أو كلفن، أما كميتها فتقاس بالجول، وفي هذا المقال سنسلط الضوء على انتقال الحرارة بالحمل.[١]


تيارات الحمل الحراري

تعرف تيارات الحمل الحراري بأنها تلك الطريقة التي تُنقَل بها الحرارة من جسم أو مكان إلى آخر، وذلك من خلال تحريك الموائع بين الأماكن، ومن أبرز الأمثلة والتطبيقات على تيارات الحمل الحراري هو ما يجري في باطن الشمس، حيث تبدأ الطاقة بالانتقال من نواة الشمس وصولاً إلى طبقة الفوتوسفير، وذلك عبر تيارات الحمل الحراري. كما يمكن تعريف الحمل فيزيائياً بأنه عمليّة نقل للطاقة الحراريّة والكتلة في آن واحد، وترتبط هذه الدراسة ارتباطاً وثيقاً بخاصيّة تحريك الموائع، حيث يتم نقل كل من الحرارة والكتلة بين منطقتين إثر تعرض الجزيئات للحركة نتيجة حدوث ما يسمى بالتصادم الجزيئي، وبالتالي يؤدي ذلك إلى حدوث انتقال تلقائي للطاقة الحركيّة إلى مختلف الجزيئات الأخرى، فتبدأ الحرارة بالانتشار تلقائياً، ويكون ذلك من المنطقة السفلى إلى العليا.[٢]


أنواع تيارات الحمل الحراري

تنقسم تيارات الحمل الحراري إلى نوعين رئيسييّن، وهما:[٣]

  • الحمل الحراري الطبيعي: ويعرف بـ ( Natural Convention)، ويحدث هذا النوع من أنواع الحمل الحراري دون وجود أي تدخل للعنصر البشري به، كحمل الهواء للحرارة بين الأماكن ونقلها من الأماكن الحارة إلى أخرى باردة نتيجة وجود فرق بين كثافتهما، وذلك نظراً لكون الغازات الساخنة تعتبر ذات كثافة أقل من الغازات الباردة فترتفع للأعلى وتأتي محلها الغازات الباردة.
  • الحمل الجبري: ويعرف بالقسري أيضاً (بالإنجليزية: Forced Convection‏)، تتعرض دقائق المائع وجزيئاته للحركة الإجباريّة تحت تأثير التيارات الحراريّة المولّدة صناعياً.


المراجع

  1. "Thermal Energy Transfer: Conduction، Convection، Radiation"، schoolworkhelper.net، Retrieved 11-7-2018. Edited.
  2. "What are Convection Currents? - Definition & Examples"، /study.com، Retrieved 11-7-2018. Edited.
  3. "Convection"، /www.newworldencyclopedia.org، Retrieved 11-7-2018. Edited.