الموسوعة العربية

ابحث عن أي موضوع يهمك

متى يحدث التوصيل الحراري

بواسطة: نشر في: 25 ديسمبر، 2021
mosoah
متى يحدث التوصيل الحراري

عادة ما يعرف التوصيل الحراري بكونه انتقال في الطاقة تلقائيا دون تدخل الإنسان، وهذه الطاقة تكون طاقة حرارية، ولكن متى يحدث التوصيل الحراري هذا ما نقوم بتوضيحه من خلال الموسوعة فالتوصيل الحرارة وهو انتقال في درجات الحرارة المتفاوتة بطرق مختلفة ووسط مناسب لتوصيل الحرارة من خلاله، وعادة ما يحدث التوصيل الحراري من درجات الحرارة المرتفعة إلى درجات الحرارة المنخفضة.

متى يحدث التوصيل الحراري

كما اطلعنا في مقدمة محتوانا هذا أن التوصيل الحراري ينتج عن طريق انتقال الطاقة الحرارية من خلال تحويل درجة الحرارة المرتفعة إلى درجة الحرارة المنخفضة، فتوصل علماء الطاقات الفيزيائية أن التوصيل الحراري يحدث في حالة مروره بأربعة طرق، وهم:

انتقال الحرارة عن طريق التوصيل الحراري

  • من طرق انتقال الحرارة والتوصيل الحراري بشكل عام هو التوصيل التلقائي الذي ينجم من درجة الحرارة المرتفعة إلى درجة الحرارة المنخفضة.
  • التوصيل هو انتقال الطاقة الحرارية من خلال الأجسام الأعلى في الطاقة الحرارية إلى الأجسام الأقل في الطاقة الحرارية.
  • يكون التوصيل الحراري من خلال هذه العملية عن طريق تصادم يحدث للجسيمات في مادة أي جسم ينتج عنه حرارة.

انتقال الحرارة عن طريق الإشعاع الحراري

  • يعتبر الإشعاع الحراري إحدى طرق توصيل الطاقة الحرارية من جسم إلى جسم آخر.
  • ينتقل الإشعاع الحراري تلقائيا ولا يتدخل فيه العنصر البشري، وأيضا ينتج من درجة الحرارة المرتفعة إلى درجة الحرارة المنخفضة.
  • ينتج الإشعاع الحراري من الإشعاع الكهرومغناطيسي وخاصة من الأشعة تحت الحمراء الناجمة تلقائيا عن الشمس، وفي الحقيقة أن التوصيل الحراري الإشعاعي لن ينتج فقط عن الشمس، بل إنه في بعض الحالات ينتج من الشعاع الناتج من المصباح الكهربائي القوي.
  • تتنوع الأشعة تحت الحمراء التي تنتج التوصيل الحراري، فقد ينتج التوصيل الحراري الإشعاعي عن طريق أشعة جاما وأشعة أكس وموجات الراديو.

انتقال الحرارة عن طريق الحمل الحراري

  • تنتقل الحرارة أيضا في هذا النوع من أنواع التوصيل الحراري من درجات الحرارة المرتفعة إلى درجات الحرارة المنخفضة، ولكن هذه الطريقة قد تكون تلقائيا، وقد يقوم العنصر البشري بها لكي ينتج الحرارة اللازمة إلى درجات الحرارة المنخفضة.
  • ينتج الحمل الحراري تلقائيا دون تدخل الإنسان فيه من خلال الهواء الجوي المحمل بالحرارة المرتفعة تجاه الحرارة المنخفضة، لأن الهواء الجوي في هذه الحالة يكون محملا بالغازات الساخنة التي تحل محل الغازات الباردة.
  • يحدث الحمل الحراري لتوصيل الحرارة من درجات الحرارة المرتفعة إلى درجات الحرارة المنخفضة في بعض الأحيان من تدخل العنصر البشري، فيقوم العنصر البشري في هذه الحالة بتصنيع أجهزة تعمل تعويض فرق الحرارة في الأماكن التي تحتوي على درجات حرارة منخفضة بالهواء المحمل من درجات الحرارة المرتفعة للحصول على تدفئة الأماكن والمناطق التي تكون بعادتها تتميز بدرجات حرارة منخفضة.

انتقال الحرارة عن طريق النقل الحراري

  • عملية النقل الحراري هي عملية نقوم بدارستها منذ المراحل الدراسية الأولى في حياتنا، فهي عملية تكون في الدراسات الكيميائية والدراسات الفيزيائية.
  • تنتقل الحرارة من خلال عملية النقل من درجات الحرارة المرتفعة إلى درجات الحرارة المنخفضة.
  • تنتج من عملية النقل طاقة حرارية منتقلة من درجات الحرارة العالية إلى درجات الحرارة الصغرى عن طريق الهواء الجوي، أو في بعض الحالات تنتج الطاقة الحرارة من خلال الماء.

إلى متى تستمر عملية انتقال الحرارة من جسم لآخر

فمن خلال تناولنا لطرق توصيل الحرارة من المرتفعة إلى المنخفضة، ومعرفة الأربعة طرق التي من خلالها يحدث التوصيل الحراري للأجسام المختلفة التي تتكون من عناصر تحتوي على ذرات وجزيئات.

  • نقوم من خلال هذه الفقرة بتوضيح إلى متى تستمر عملية انتقال الحرارة من جسم لآخر، وهذا السؤال التي يتداول كثيرا من بعض الطلاب والدارسين للطاقة الحرارية بعد أن يتعرفوا على طرق التوصيل الحراري.
  • يمكننا القول بأن طرق التوصيل الحراري المختلفة سواء أكانت الإشعاع الحراري أو النقل الحراري أو الحمل الحراري، فهي تقوم بانتقال الحرارة المرتفعة إلى درجات الحرارة المنخفضة تلقائيا أو عن طريق العنصر البشري، فهل عملية التوصيل الحراري لها معدة معينة أو ثابتة لا تتغير؟
  • في الحقيقة أن مدة التوصيل الحراري من جسم حرارته مرتفعة إلى جسم آخر حرارته منخفضة، لا تقتصر على وقت معين.
  • نستطيع من هنا أن نقول بأن عملية التوصيل الحراري من جسم إلى آخر تنتهى إلى أن يتساوى الجسمين في درجة الحرارة.
  • يمكنا التأكد من هذا عن طريق القيام بقياس درجة حرارة كلا من الجسمين بجهاز قياس الحرارة إلى أن نجد تساوي درجات الحرارة في كلا من الجسمين.

المواد التي تعمل على توصل الحرارة بشكل أفضل

في الحقيقة أن المواد التي تعمل على توصيل الحرارة بشكل جيد تتفاوت في درجة جودتها لانتقال الطاقة الحرارية من جسم إلى آخر من خلال طرق التوصيل الحراري الأربعة.

  • فعادة ما تتميز المعادن بأنها مواد جيدة التوصيل للحرارة، في حين أن البلاستيك أو الخشب من المواد التي توصيل الطاقة الحرارية من جسم إلى آخر ولكن بجودة أقل من المعادن.
  • يجب أن نقف قليلا عند هذه النقطة ونطرح سؤالا هام، كيف تنتقل الحرارة من جسم إلى آخر؟ وفي الحقيقة أن الطاقة الحرارية تنتقل من جسم إلى آخر عن طريق انتقال الإلكترونات الحرة الموجودة في نواة أي ذرة للعنصر أو المادة انتقالاً فيزيائياً، وتقوم ذرات العنصر بفعل اهتزازات إلى أن تصل لتساوى درجات الحرارة في كلا من الجسمين.
  • يطلق على حالة التساوي في درجات حرارة الجسمين اسم التوازن الحراري، فما هي المواد التي توصل الحرارة بشكل جيد؟
  • تعتبر الألماس والفضة من أكثر المواد التي تعمل على توصيل الحرارة بشكل جيد من جسم ذو درجة حرارة مرتفعة إلى جسم ذو درجة حرارة منخفضة.
  • أما الألومنيوم والذهب والنحاس من المواد التالية للمواد السابقة في التوصيل الحراري بين الأجسام.
  • الزجاج أيضا من المواد التي تعمل على التوصيل الحراري من الأجسام المتفاوتة في درجات الحرارة.
  • الماء موصل جيد للحرارة ومن ذلك الثلج أيضا من المواد التي تنصهر في درجات الحرارة المرتفعة.
  • يعتبر الهواء الجوي كما ذكرنا سابقا من المواد أو الوسط الذي من خلال يتم انتقال الطاقة الحرارية من جسم إلى آخر.

معامل التوصيل الحراري

بعد أن توصلنا إلى معرفة متى يحدث التوصيل الحراري للأجسام المتفاوتة في درجات الحرارة، علينا أن نقوم أيضا بمعرفة ما هو معامل التوصيل الحراري للمواد والأجسام التي تختلف في درجات الحرارة.

  • يمثل معامل توصيل الحرارة الوسط الذي من خلال تنتقل الطاقة الحرارية من الارتفاع في درجات الحرارة إلى الانخفاض فيها.
  • يكون معامل التوصيل الحراري كما تناولنا فيما سبق عن الحمل الحراري الذي يوصل الحرارة عن طريق الهواء الجوي أو الماء، فذه هو معامل التوصيل الحراري.
  • يكون معامل التوصيل الحراري على شكل غازات في الهواء الجوي أو على شكل سوائل من خلالها تنتقل الطاقة الحرارية.
  • يتميز معامل التوصيل الحراري بكونه وسط مناسب وملائم لإتمام عملية التوصيل الحراري، فمن خلاله نتمكن من عملية حساب معامل التوصيل الحراري.
  • يحدث إذن حساب معامل التوصيل الحراري في الحسابات ذات التقنية العالية، فيكون متوسط معامل الانتقال الحراري لشكلية بنائية معينة.
  • نواعي في حساب معامل التوصيل الحراري للأجسام المختلفة اختلاف درجة حرارة السائل المستخدم أو الغازات الموجودة في الهواء الجوي ومتوسط درجة حرارة الوسط.

وإلى هنا عزيزي القارئ نكون قد توصلنا إلى إلى معرفة متى يحدث التوصيل الحراري من جسم ذات درجة حرارة مرتفعة إلى جسم آخر ذات درجة منخفضة، وتحدث عملية التوصيل الحراري من خلال أربعة طرق، وهي الإشعاع الحراري، والحمل الحراري، والتوصيل الحراري، والنقل الحراري، ومن ثم ينتهى التوصيل الحراري في حالة تساوي درجة حرارة الجسمين.

يمكنك الاطلاع على مزيد من موضوعات ذات صلة بهذا المحتوى من خلال موقع الموسوعة العربية الشاملة: