طرق انتقال الطاقة الحرارية
طرق انتقال الطاقة الحرارية
طرق انتقال الطاقة الحرارية من أهم الأمور العلمية التي لايعرف عنها الأشخاص وخاصة أن صور الطاقة الحرارية تكون موجودة في حياتنا اليومية بشكل كبير ، وعلى الرغم من هذا أنها تعد من الأمور المجهولة في هذا الوقت، كما أنه يمكن أن يتم استخدام المصادر الخاصة بالطاقة الحرارية عدة استخدامات، وسوف نوضح كل الطرق المستخدمة فى انتقال الطاقة الحراري من خلال موقع زيادة.
انتقال الطاقة الحرارية
- الطاقة الحرارية تعتبر أول صور الطاقة التي عرفها الإنسان بغض النظر عن إذا كان قد استنتج أن ضوء الشمس هو أحد هذه الصور من الطاقة، أم لا، كما أنه وقت لم يتم الوصول إلى طرق انتقال الطاقة الحرارية.
- فإن الإنسان الأول كان قد اكتشف النار، وكان أول معرفته بالطاقة عن طريق ايقاد النار، وكان ذلك الاكتشاف أحد أهم الأسباب المسببة في تطور الإنسان لشكله الحالي، ومع ذلك فإن الطاقة الحرارية لها دور كبير جدا في حياتنا في الوقت الراهن.
- فإنها تستخدم في طهي الطعام، وتستخدم في توليد الطاقة الكهربية في المحطات الحرارية، وتستخدم في الآلات البخارية وفي محركات الاحتراق الداخلي، والمحركات النفاثة والصواريخ.
- ومن صور أهمية الطاقة الحرارية هي القدرة على تحويلها إلى صور أخرى، مثل الطاقة الكهربية كما يحدث في محطات توليد الطاقة الكهربية، أو طاقة ميكانيكية كما يحدث في السيارات، أو طاقة إشعاعية كما يحدث في النار.
شاهد أيضا: ترشيد استهلاك الطاقة وأساليب تضمن عدم الإسراف في الاستهلاك
طرق انتقال الطاقة الحرارية
- نظرًا لما لها من أهمية فإن الدراسات استمرت على الطاقة الحرارية، وتم وضع القوانين الخاصة بها في القرن التاسع عشر.
- ومن الدراسات التي أجريت على الطاقة الحرارية وأهم فروعها، وهو علم انتقال الطاقة الحرارية، ويتم دراسة هذا الفرع بأدق تفاصيله، لتطوير طرق الانتقال حتى يتم الاستفادة بأكبر قدر من الطاقة المنقولة، وزيادة كفاءة الآلات التي تعمل بالطاقة الحرارية.
ولأن لكل علم ركائز وأساسيات فإن أهم أساسيات علم الطاقة الحرارية هي طرق انتقالها والتي تنقسم إلى ثلاث فروع كالتالي:
- انتقال الطاقة الحرارية بالتوصيل ” Conduction” أول صور انتقال الطاقة الحرارية هو الانتقال بالتوصيل، ويمكن تصوير ذلك من خلال المثال التالي من المؤكد أنك لامست شي ساخنًا وشعرت بانتقال الحرارة إلى يديك او على طرف قطعة صلبة تلامس مصدر حرارة وتفسير ذلك هو قدرة الطاقة الحرارية في الإنتقال عن طريق التوصيل، من الطرف الأعلى في درجة الحرارة إلى الطرف الأقل في درجة الحرارة حتى يحدث ما يسمى بالتوازن الحراري وهو تساوي درجة الحرارة في كامل أطراف الجسم.
- انتقال الطاقة الحرارية عن طريق الحمل”Convection “ اذا كان التوصيل يفسر انتقال الطاقة الحرارية في الأجسام الصلبة، فإن التوصيل يفسر انتقال الطاقة الحرارية خلال الموائع، ويمكن تمثيل ذلك في انتقال الحرارة من مصدر لهب أو جسم حديدي ساخن، أو أي جسم به مصدر حرارة في تبادل الطاقة مع الهواء الذي يحيط به ويحدث انتقال الطاقة كالتالي:. فعندما تنتقل الطاقة إلى الجزء الأقرب لمصدر الحرارة تقل كثافته، وهذه صفة عامة في جميع الموائع بشكل عام وعندما تقل كثافتها وبالتالي تنتقل لأعلى وتدفع الجزء البعيد عن مصدر الطاقة لاسفل، وبالتالي يصبح هو الجزء الأقرب لمصدر الحرارة، ويبدأ في اكتساب الحرارة و تقل كثافته بالتدريج فيرتفع لأعلى ويدفع الجزء الأعلى الذي يفقد حرارته وتنخفض درجة حرارته تدريجيا، وهكذا يحدث التبادل بينهم ويظل انتقال الطاقة مستمر مكونين ما يعرف بتيارات الحمل، ويمكن مشاهدة ذلك أيضا عند وجود مصدر لهب فتجد الحرارة تنتقل في الهواء إلى أعلى
- انتقال الطاقة الحرارية بالإشعاع :Radiation يتمثل ذلك في انتقال الطاقة الحرارية من الشمس إلى الأرض، ويفسر ذلك شعورنا بالحرارة من مصدر حرارة إذا كنا قريبين منه، وذلك لأن أي مصدر حرارة ينتج موجات إشعاعية بترددات مختلفة تختلف حسب درجة الحرارة، وحتى جسم الإنسان يملك تلك الصفة و يقوم بإنتاج هذه الموجات التي تسمى الهالة المحيطة بالإنسان ومن صفات هذه الموجات أن لها القدرة على الانتقال عبر الفراغ، ولا تحتاج إلى وسط للانتقال وعن اصطدام هذه الموجات بأي جسم فإنها تنقل هذه الحرارة إلى ذرات هذا الجسم، ولذلك تشعر بحرارة الشمس رغم كونها على بعد ملايين الأميال منك.
شاهد أيضا: كيف تعمل الطاقة الشمسية؟ وما هي استخداماتها
الفرق بين التوصيل والحمل والإشعاع
هذه الطرق هي طرق انتقال الطاقة الحرارية ولكن يوجد عدة اختلافات بينهم، وهي:
- التوصيل: يتم انتقال الطاقة عن طريق الاتصال بين المواد وبعضها البعض.
- الحمل: تكون فى السوائل ويتم نقلها بين السوائل وبعضها البعض، والانتقال يكون بسبب اختلافات في الكمية.
- الإشعاع: لا تحتاج هذه الحالة إلى وجود وسط يتم فيه نقل الطاقة حيث تنتقل عن طريق الموجات الكهرومغناطيسية، وهذه الطريقة أسرع من الطرق الأخرى.
استخدامات الطاقة الحرارية
- تستخدم الطاقة الحرارية عدة استخدامات ويكون لها العديد من التطبيقات المختلفة، ومن أهم الاستخدامات اليومية:
- تدفئة المنازل: يتم تدفئة المنازل بصورة طبيعية من خلال استخدام الطاقة الحرارية، وذلك يتم عن طريق بناء وتصميم المنازل التي تحتوي على منافذ واسعة حيث تسمح بنفاذ أشعة الشمس المباشرة من خلال هذه النوافذ الكبيرة.
•صهر المعادن: يتم صهر المعادن خاصة الحديد وذلك يحدث عن طريق حرق الفحم الحجري والبترول.
• تحريك المركبات: يتم تحريك المركبات المختلفة مثل السيارات والقطارات والطائرات من خلال وذلك من خلال الاحتراق الخارجي والداخلي.
السخانات الشمسية: يتم استخدام الطاقة الحرارية في هذه السخانات التي توضع فوق أسطح المنازل التي ترتبط ببعض انابيب المطليه المخصصة للمياه، لابد ان تكون هذه الأنابيب داكنة المغلفة زجاج عازل لكي تمتص الحرارة وتحافظ عليها.
شاهد أيضا: ما هي مصادر الطاقة البديلة وتعريفها وإيجابياتها وسلبياتها
الطاقة الحرارية
- تعد الحرارة أحد أهم أشكال الطاقة المختلفة، فهي تشير الى مستوى حركة العناصر المكونة لأجسام، يتم نقل الحرارة تلقائيا من جسم إلى جسم آخر، كما أنه توجد طرق انتقال الطاقة الحرارية مختلفة.
- حيث أن انتقال الحرارة من الجسم الأكثر حرارة إلى الجسم الأقل حرارة إلى أن كلا من الجسمين متماثلان في الحرارة.
- وتعتبر الطاقة الحرارية هي نوع من أنواع الطاقة المعروفة بين الناس.
- حيث أنها لها فضل كبير في التطور الذي يشهده العالم في العصور الحالية على مستوى الصناعات الحديثة، والآلات والطاقة، حيث أنه يتم إنتاج كميات مختلفة ومتنوعة من الطاقة.
- وذلك يتم من خلال الطاقة الحرارية والتي يتم إنتاجها من خلال حرق الوقود الأحفوري، ويتم تحويلها في الخطوة الثانية الى مختلف الطاقات.
مصادر الطاقة الحرارية
- توجد عدة مصادر للطاقة الحرارية يتم الاعتماد عليها بشكل كامل، وهي:
- الشمس : تعتبر هي المصدر الأساسى والرئيسي للطاقة الحرارية، وذلك لأن الشمس توفر الحرارة اللازمة التي يحتاجها الكوكب.
- الفحم الحجري: هو مادة قابلة للاحتراق فهو يتكون بشكل أساسي ومستمر من مادة الكربون.
- النفط : يتكون من مواد عضوية وينتج عن احتراقه طاقة حرارية بكميات كبيرة وجودة عالية.
وفي النهاية طرق انتقال الطاقة الحرارية متعددة وتختلف من وسط لآخر وكل طريقة تحتاج إلى. ظروف معينة تكون موجودة بها، لذلك لابد أن يتم توفير هذه الظروف حتى يتم الحصول على الطاقة الحرارية التي تعتبر مهمة في الحياة اليومية.