المحتوى
إذا سبق لك أن التقطت المقبض المعدني لوعاء تم تسخينه على نار ، فقد عانيت من انتقال الحرارة بشكل مؤلم. هناك أربع طرق تنتقل بها الحرارة من جسم إلى آخر: التوصيل ، والإشعاع ، والحمل الحراري ، والتأخير. تتدفق الحرارة دائمًا تقريبًا من الجسم ذي أعلى درجة حرارة إلى الجسم ذي أدنى درجة حرارة ، مما يؤدي إلى تغيير طاقته الداخلية أثناء العملية. الفرق الرئيسي بين الحمل الحراري والتأخير هو اتجاه التبادل.
نقل الحرارة بالحمل الحراري
يتضمن نقل الحرارة بالحمل الحراري نقل الحرارة من خلال حركة الجزيئات في الوسط. يجب أن يكون هذا الوسط غازًا أو سائلًا يسمح بالحركة. ينقل الحمل الحراري دائمًا الحرارة في المستوى الرأسي ، ويتم تشغيل هذه الحركة من خلال الاختلافات في كثافة الوسط ، وبالتالي الطفو. تتوسع الجسيمات الساخنة ، مما يقلل الكثافة ؛ ثم تصبح هذه الجسيمات أكثر ديناميكية من الجسيمات المحيطة ، مما يجعلها ترتفع. مع ارتفاعها ، تنتقل الحرارة إلى أبرد الأجزاء الموجودة فوقها.
أمثلة الحمل
يحدث انتقال الحرارة بالحمل عند تسخين وعاء من الماء. تتوسع جزيئات الماء بالقرب من مصدر الحرارة. هذا التمدد يقلل من كثافته ويبدأ في الارتفاع ؛ هذا ما يجعل الماء في القدر يغلي. يوفر الغلاف الجوي أيضًا مثالًا على انتقال الحرارة بالحمل الحراري. عندما يتم تسخين عبوة الهواء بواسطة الطاقة الشمسية - نقل الحرارة بالإشعاع - تتمدد حزمة الهواء ، مما يقلل كثافتها. هذا يزيد من طفوها ويؤدي إلى ارتفاعها في الغلاف الجوي ؛ ينتج عن هذا جو غير مستقر مع تدفق عمودي للهواء.
نقل الحرارة الفاصل
يختلف انتقال الحرارة عن طريق التألق عن طريق الحمل الحراري لأن حركة الحرارة محصورة في المستوى الأفقي. لا يتغذى هذا النوع من النقل بالاختلافات في الكثافة ، ولكنه يتطلب قوة خارجية ، مثل الرياح أو التيارات الهوائية ، لتحل محل الجسيمات في الوسط. عندما تتحرك الجسيمات أفقيًا في الأنظمة الأكثر سخونة أو برودة ، يتم نقل الحرارة.
أمثلة التأدية
المثال الرئيسي لانتقال الحرارة من خلال التأفق الأفقي هو حركة جبهات الأرصاد الجوية. تمثل هذه الجبهات كتل من الهواء البارد أو الساخن تتحرك أفقياً بواسطة الرياح فوق السطح ؛ عندما تواجه هذه الكتل الهوائية الهواء الأكثر دفئًا أو برودة ، يتم تبادل الحرارة بين الأنظمة. تُعد التيارات المحيطية مثالًا آخر على انتقال حرارة التأفق. فبدلاً من أن تحرك التيارات الماء الساخن أو البارد عموديًا في اتجاهات أفقية ؛ عندما تتفاعل هذه المياه مع مناطق الماء الأكثر سخونة أو برودة ، يتم تبادل الحرارة بينها.
أنواع أخرى من نقل الحرارة
الأنواع المتبقية من انتقال الحرارة هي: التوصيل والإشعاع. تتم عمليات النقل عن طريق توصيل الحرارة من جسم إلى آخر دون حركة ؛ تنتقل الحرارة من جزيء إلى آخر. يحدث هذا النوع من نقل الحرارة فقط في المواد الصلبة ؛ مثال على ذلك مقبض المقلاة الساخنة. يتضمن انتقال الحرارة من خلال الإشعاع نقل الحرارة عن طريق الموجات الكهرومغناطيسية للطاقة. مثال على الإشعاع هو ضوء الشمس. عندما تضرب الأمواج جسيمات أخرى ، فإنها تبدأ في الاهتزاز أو السخونة.