إليكم بحث عن الحرارة ، تُشكل الحرارة جزء كبير من حياتنا، فهي تؤثر بشكل كبير على نشاطات حياتنا، فتحتاج إلى استعمال الحرارة بمختلف درجاتها في معظم المواقف، من مواقف الطبخ المختلفة، الاستحمام، المكيفات الباردة والساخنة في معظم أوقات العام، وتختلف مفاهيم الحرارة حسب فهمها، وفي هذا المقال نُوضح ما يتعلق بمفهوم الحرارة، وبعض المعلومات الهامة عنها في موسوعة.
الحرارة هي شكل الطاقة التي يتم نقلها بين مادتين في درجات حرارة مختلفة.
اتجاه تدفق الطاقة يكون من مادة ارتفاع درجة الحرارة إلى مادة انخفاض درجة الحرارة.
تقاس الحرارة بوحدات الطاقة، وعادة ما تكون السعرات حرارية، أو الجول.
غالبًا ما يُستخدم مفهوم الحرارة ودرجة الحرارة بالتبادل، لكن هذا غير صحيح؛ فدرجة الحرارة هي مقياس للسخونة، أو البرودة في المادة، وبطريقة أخرى تكون درجة الحرارة هي متوسط الطاقة الحركية لكل جزيء من المادة.
كما تُقاس درجة الحرارة بالدرجات على مقياس الدرجة المئوية (C)، أو فهرنهايت (F)، أو بالكلفين (K).
فبصورة أبسط، تكون درجة الحرارة هي درجة حرارة جسم ما، أو حرارة جسم ما، في حين أن الحرارة هي الطاقة التي تتدفق من جسم أكثر حرارة إلى كائن أكثر برودة؛ فعلى سبيل المثال: قد تشعر بالحرارة غذا وضعت يدك حول فنجان القهوة، ويكون الجو حارًا بسبب انتقال الحرارة من القهوة إلى الكوب.
الديناميكا الحرارية هي دراسة الحرارة، وتحولها إلى الطاقة الميكانيكية. هناك أربعة قوانين للديناميكا الحرارية، لكننا نركز فقط على القانونين الرئيسيين، وهما: القانون الأول، والقانون الثاني.
القانون الأول
ينص القانون الأول على أن التغير في الطاقة الداخلية لمادة ما يعادل العمل المنجز عليها بالإضافة إلى الحرارة المنقولة إليها، ورياضيًا نستخدم المعادلة:
دلتا U = العمل + Q.
الطاقة الداخلية هي مجموع الطاقات الحركية، والمحتملة لجميع الذرات، والجزيئات داخل المادة.
تكمن أهمية القانون الأول للديناميكا الحرارية في وجود طريقتين لزيادة درجة حرارة المادة، هما:
يمثل احتكاك، وضغط الغازات مثالين على طرق زيادة درجة الحرارة من خلال طريقة العمل.
كما أن تفسير وجود المكابس في محركات الاحتراق الداخلي هو أنه يتم ضغط الهواء في اسطوانة بواسطة المكبس؛ الأمر الذي يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة إلى ما يقرب من سبعة وعشرين ضعف درجة حرارة الحالة غير المضغوطة.
القانون الثاني
ينص القانون الثاني على أنه لا يمكن نقل الحرارة من جسم بارد إلى جسم أكثر سخونة دون عمل يقوم به مؤثر خارجي.
وبطريقة أخرى؛ لا يمكن بناء أي جهاز يقوم باستخراج الحرارة بشكل متكرر من مصدر ما، وتوفير الطاقة الميكانيكية دون إخراج بعض الحرارة إلى خزان منخفض الحرارة، وافضل مثال على هذا: هو محرك الحرارة.
يحدث انتقال الحرارة عن طريق ثلاث آليات: التوصيل، الحمل الحراري، والإشعاع.
التوصيل
هو نقل الحرارة بين الذرات، والجزيئات في اتصال مباشر.
الحمل الحراري
هو نقل الحرارة عن طريق حركة المادة المسخنة نفسها، مثل التيارات في السائل.
الإشعاع
هو نقل الحرارة عن طريق الموجات الكهرومغناطيسية.
من الضروري أن يتم تصميم أنظمة نقل الحرارة للعمليات الكيميائية؛ لزيادة الكفاءة.
نظرًا لأن خطوة نقل الحرارة في العديد من العمليات الكيميائية تتطلب استهلاكًا كبيرًا للطاقة؛ فإن الفشل في التركيز على الكفاءة يمكن أن يؤدي إلى رفع التكاليف دون داع.
كما يعد نقل الحرارة من سائل إلى آخر مكونًا أساسيًا في جميع العمليات الكيميائية، سواء كان ذلك لتهدئة مادة كيميائية بعد تكوينها أثناء تفاعل طارد للحرارة، أو لتسخين المكونات قبل بدء التفاعل لإنتاج منتج نهائي؛ فإن عملية المعالجة الحرارية هي جوهر العملية الكيميائية.
