يسمى نقل الطاقة الحرارية من الجسم الساخن إلى الجسم البارد كنوع من الطاقة التي تدور حولنا، مثل الطاقة الحركية والطاقة النووية بالإضافة إلى الطاقة الحرارية التي يهتم بها العلماء بشكل خاص، وفي مقالتنا اليوم سنجيب على هذا السؤال المهم ونتحدث أكثر عن هذا الموضوع.
طاقة حرارية
يتم تعريفها على أنها الطاقة التي يمتلكها كائن أو نظام بسبب حركة الجسيمات داخل الجسم أو النظام. تتحرك ضمن بعض الحدود، يمكن وصف الطاقة الحرارية بأنها قدرة شيء ما على القيام بعمل بسبب حركة جزيئاته، وبما أن الطاقة الحرارية تنتج من حركة الجسيمات، فهي نوع من الطاقة الحركية الناتجة عن الحركة مع اختلاف هذه الطاقة الحرارية هي شيء له درجة حرارة داخلية ويمكن قياسه بالدرجات المئوية أو فهرنهايت على مقياس الحرارة.
يسمى نقل الطاقة الحرارية من الجسم الساخن إلى الجسم البارد
كما علمنا سابقًا أن الحرارة هي أحد أنواع الطاقة في الكون من حولنا والتي تنتقل بعدة طرق، وبالتالي فإن حل المشكلة التالية هو
- سؤال يسمى نقل الطاقة الحرارية من الجسم الساخن إلى الجسم البارد
- الجواب التوصيل الحراري
يشير التوصيل الحراري إلى القدرة الجوهرية للمادة على نقل الحرارة أو توصيلها، وهي إحدى الطرق الثلاث لنقل الحرارة، وفي ما يلي سنتعرف على الطرق الأخرى التي تنتقل بها الحرارة.
طرق نقل الحرارة
تُعرف طرق نقل الطاقة الحرارية بنقل الطاقة من جسم دافئ إلى جسم أكثر برودة وكل ما نحتاجه لنقل الحرارة هو اختلاف درجة الحرارة بين جسمين لأنه بدون هذا الاختلاف، لا يمكن أن يحدث أي انتقال للحرارة، ويتم نقل الحرارة بشكل عام في ثلاث طرق وهي كالتالي
- التوصيل الحراري هو نقل الطاقة من جزيء إلى آخر عن طريق الاتصال المباشر حيث تصطدم الجزيئات مع بعضها البعض وتحرك الثاني، وعادة ما يحدث التوصيل في المواد الصلبة والسوائل والغازات مثل نقل الطاقة الحرارية من الجسم الساخن. لجسم بارد، لكنه يعمل بشكل أفضل في المواد التي تحتوي على جزيئات بسيطة قريبة من بعضها البعض، مثل المعدن.
- الحمل الحراري هو حركة الحرارة بواسطة سائل أو غاز مثل الماء أو الهواء حيث ينتقل السائل أو الغاز من مكان إلى آخر وينقل الحرارة معه. هذه الحركة لكتلة من الماء الساخن أو الهواء تسمى التيار.
- الإشعاع هو انتقال الحرارة عن طريق الموجات الكهرومغناطيسية، مثل الموجات الكهرومغناطيسية التي تشعر بها عند الوقوف في الشمس، وتنقلها المصابيح الكهربائية والمكاوي والمحامص، وعلى عكس التوصيل أو الحمل الحراري، فهي لا تحتاج إلى أي مادة المساعدة في النقل.
قوانين نقل الحرارة
تشمل قوانين نقل الطاقة الحرارية القوانين الثلاثة للديناميكا الحرارية، والتي سنذكرها بإيجاز فيما يلي
- القانون الأول يُعرف أيضًا باسم قانون الحفاظ على الطاقة، وينص على أنه لا يمكن إنشاء أو تدمير الطاقة في نظام منعزل.
- القانون الثاني ينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أن الانتروبيا في نظام معزول تزداد دائمًا مع تقدم الأنظمة المعزولة تلقائيًا نحو التوازن الحراري.
- القانون الثالث ينص القانون الثالث للديناميكا الحرارية على أن إنتروبيا النظام تقترب من قيمة ثابتة عندما تقترب درجة الحرارة من الصفر المطلق.
الطاقة المستدامة
الطاقة المتجددة هي الطاقة التي يتم توليدها من الموارد الطبيعية التي تتجدد باستمرار. من خلال اختيار مصادر الطاقة المتجددة، يمكننا المساعدة في تعزيز الاستدامة البيئية حيث يمكن اشتقاق الطاقة الحرارية، وهي متنوعة للغاية. فيما يلي خمسة مصادر رئيسية للطاقة المتجددة
- الشمس.
- ريح.
- ماء
- الكتلة الحيوية أو المواد العضوية من النباتات والحيوانات.
- الطاقة الحرارية الأرضية هي حرارة تحدث بشكل طبيعي من الأرض.
بينما تتمتع موارد الطاقة المتجددة بميزة العرض غير المحدود على المدى الطويل، إلا أنها محدودة في توفرها في أي لحظة. على سبيل المثال، تشرق الشمس كل يوم ولكن قدرتها على توليد الطاقة تكون محدودة عندما تكون غائمة. عيب آخر هو أن مشغلي محطات الطاقة لا يمكنهم زيادة إنتاج الطاقة المتجددة عندما يستهلك الناس المزيد من الطاقة.
طاقة غير متجددة
تتوفر موارد الطاقة غير المتجددة من خلال الإمدادات غير المحدودة التي تستغرق وقتًا طويلاً للتجديد، ولهذا السبب اكتسبت اسم الطاقة غير المتجددة، ومحطات الطاقة التي تستخدمها قادرة على إنتاج المزيد من الطاقة عند الطلب، بما في ذلك الطاقة الحرارية الطاقة، ومن مصادر الطاقة غير المتجددة المتوفرة في عصرنا الحالي، أهمها
- فحم.
- الطاقة النووية.
- البترول.
- غاز طبيعي.
يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الموارد المتجددة وغير المتجددة في أن أول تغذية ذاتية ومستدامة على المدى الطويل، في حين أن الموارد غير المتجددة لا تعرف متى سيتم استنفادها وتجفيفها.
بهذا القدر من المعلومات نصل إلى نهاية مقالنا الذي كان بعنوان نقل الطاقة الحرارية من جسم ساخن إلى جسم بارد يسمى، والذي من خلاله أجبنا على هذا السؤال بعد أن عرفنا الطاقة الحرارية، كما تحدثنا في السياق من المقال حول طرق وقوانين نقل الحرارة وتحدثنا عن الطاقة المتجددة وغير المتجددة لإثراء فكر قرائنا الأعزاء بكل ما يتعلق بهذا الموضوع.