الطاقة الحرارية

كان "جيمس جول"  هو أول من عّرّف الحرارة على أنها أحد صور الطاقة فنحن نستخدمها في أغراض عديدة، مثل التدفئة وطهي الطعام. توجد ثلاثة صور لانتقال الطاقة الحرارية هي:-

• انتقال الحرارة بالتوصيل
• انتقال الحرارة بالحـمل
• انتقال الحرارة بالإشعاع

يتحقق انتقال الحرارة بالتوصيل عندما تنتقل الحرارة بشكل مباشر من مادة لأخرى. فإذا استخدمنا ملعقة معدنية لتقليب السكر الموجود بكوب الشاي الساخن، فإن الملعقة تسخن، ويرجع ذلك لكون الحرارة انتقلت بالتوصيل من الشاي الساخن إلى الملعقة الباردة.

تصنف المعادن على أنها فائقة التوصيل للحرارة، في حين يعرف الخشب والبلاستيك والمطاط وأمثالهم بأنها مواد رديئة التوصيل للحرارة لذا فنحن نستخدمها كمواد عازلة، وهو ما يبرر صنع مقابض أواني الطهي من هذه المواد، إلى جانب تغليف أسلاك الكهرباء بالبلاستيك.        

انتقال الحرارة بالحمل يكون نتيجة حركة الغازات أو السوائل من مناطق دافئة إلى أخرى باردة. فإذا كان لدينا إناء للطهي مصنوع من الزجاج فإننا نستطيع أن نرى حركة الماء الساخن عند غلي الماء به. فالماء الساخن ينتقل من أسفل الإناء (لأنه الأقرب إلى سطح اللهب) إلى أعلى ليحل محلة الماء الأبرد الموجود أعلى الإناء في حركة دائرية كما هو موضح بشكل رقم (1)، وتستمر هذه الحركة الدائرية طالما ظل الإناء موضوعا علي النار.

الشــكل(1): رسم توضيحي لانتقال الحرارة بالحمل

تعرف نشأة الرياح وحركتها على أنها نتيجة لتيارات الحمل، فمن المعروف أن الهواء الدافئ يكون أخف من الهواء البارد، وعليه فأثناء النهار تتحرك كتل الهواء الباردة الموجودة أعلى البحار والمحيطات لتحل محل كتل الهواء الدافئة الموجودة أعلي اليابسة. وعكس ذلك يتم أثناء الليل، فأسطح البحار والمحيطات تكون أكثر دفئا من سطح الأرض، ويرجع اختلاف درجات الحرارة بين كتل الهواء الدافئة والباردة إلى تأثير أشعة الشمس.

مواضيع ذات صلة

الديناميكا الحرارية الجزيئية

توزيع بولتزمان

العلاقات بين الخواص

القانون الثالث للديناميكا الحرارية

الطاقة الحرة

القانون الثاني للديناميكا الحرارية

القانون الأول للديناميكا الحرارية

Order and entropy

Irreversibility

The Clausius-Clapeyron equation

Internal energy

Entropy