تعريف الطاقة الحرارية وسوف نتحدث عن مصادر الطاقة الحرارية استخدامات الطاقة الحرارية كيف تنتقل الطاقة الحرارية تجدون كل تلك الموضوعات من خلال مقالنا هذا
تعريف الطاقة الحرارية
1-الطاقة الحرارية شكل معهود من أشكال الطاقة، يتم انتقالها عن طريق التوصيل أو الإشعاع أو الحمل. حيث يتم انتقال الحرارة دائما من الجسم الساخن إلى البارد. ويتسبب انتقال الحرارة من جسم إلى جسم ارتفاع درجة حرارته الطاقة الحرارية هي أول ماعرفه الإنسان عن الطاقة، بصرف النظر عن معرفته أو عدم معرفته بأن أشعة الشمس هي أيضا نوع من أنواع الطاقة. كانت سيطرة الإنسان الأول على الطاقة الحرارية من خلال إيقاد النار سببًا رئيسيًا في تطوره الحضاري. وحتى الآن تلعب الطاقة الحرارية دورًا هامًا يوميًا في حياتنا، فنحن نطهو الطعام بها، ونولد منها في المحطات الحرارية الطاقة الكهربائية، كما أننا نستغلها في إدارة المحركات مثل الآلة البخارية ومحرك الاحتراق الداخلي والمحرك النفاث والصواريخ.
2-يمكن تحويل الطاقة الحرارية إلى أي نوع آخر من الطاقة مثل الطاقة الميكانيكية كما في السيارة، أو طاقة كهربائية كما في محطة الطاقة الكهربائية أو طاقة إشعاعية كما في النار أو في النجوم وغيرها لهذا حظيت الطاقة الحرارية منذ القدم بالدراسة، وصيغت قوانينها خلال القرن التاسع عشر فيما يسمى علم الحركة الحرارية (ترموديناميكا).
مصادر الطاقة الحرارية
1-الاحتكاك
الاحتكاك هو القوة المقاومة التي تحدث عند تحرك سطحين متلاصقين باتجاهين متعاكسين عندما يكون بينهما قوة ضاغطة تعمل على تلاحمهما معًا، فينتج عن هذه العملية حرارة. يحدث الاحتكاك بين المواد الصلبة أو المواد السائلة أو الغازية أو أي تشكيلة منهم الاحتكاك يعد من مصادر الحرارة؛ حيث تنتج حرارة من احتكاك جسمين ببعضهما البعض، وهو بالضبط ما يحدث عندما نقوم بعملية الاحتكاك بين كفي اليدين في البرد فينتج عنه حرارة تشعرنا بالدفء، وهذا هو نفس السبب الذي يسبب إشعال النار عند احتكاك قطعتين من الخشب ببعضهما، أو احتكاك حجرين.
2-الكهرباء
من مصادر الحرارة التي نعتمد عليها في الحصول عليها، فانسياب الكهرباء من خلال موصلات الكهرباء يؤدي إلى الحصول على الحرارة التي يعتمد عليها تشغيل الكثير من الأجهزة، مثل: الأفران الكهربائية، أجهزة التجفيف وأجهزة التدفئة والمكوى، وغيرهم والحرارة الناتجة عن الكهرباء تحدث نتيجة تصادم الشحنات مع بعضها البعض الذي يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة السلك الذي تسير فيه والذي يكون مغلف بمواد قادرة على عزل هذه الطاقة الكهربائية التي تتحول إلى طاقة حرارية بعد ذلك.
3-التفاعلات الكيميائية واحتراق الوقود
عندما يحترق أي نوع من أنواع الوقود مثل الفحم والخشب والغاز الطبيعي فإنّ المواد الموجودة في هذا الوقود تتحد مع الأكسجين الموجود في الهواء فتكوّن نارًا، ونحن نعرف أنّ النار مصدر من مصادر الحرارة.
تتعدد استخدامات النار في حياتنا؛ فنار الموقد نستخدمها في الطهي، كما نستخدم نار الفحم والوقود والغاز في تدفئة البنايات والمنازل، واحتراق البترول في السيارات هو الذي يساعدها على التحرك فتسير السيارة على النحو الذي نعرفه.
استخدامات الطاقة الحرارية
1- استغلال الطّاقة الحراريّة للحمم البركانيّة لاستخدامها في تدفئة المنازل والتي تم العمل بها منذ العام 1974م.
2- تحريك المركبات المختلفة مثل القطارات والسيارات والطائرات عن طريق الاحتراق الدّاخلي لمشتقّات البترول، واستخدمت قديماً في المّحرّكات ذات الاحتراق الخارجي، وهو ما عرف بالآلة البخاريّة التي كانت تحرّك السفن، والقطارات.
3- تدفئة المنازل بشكل طبيعي ومباشر عن طريق تصميم البيوت مع نوافذ واسعة تسمح بمرور أشعة الشّمس المباشرة.
4- صهر المعادن، مثل الحديد بهدف تصنيعه، وذلك من خلال حرق البترول أو الفحم الحجري.
5- السّخّانات الشّمسيّة التي توضع فوق أسطح المنازل، حيث تكون مرتبطة بأنابيب مياه مطليّة بألوان داكنة لتمتص الحرارة كما تكون مغلّفة بزجاج عازل وذلك لتحافظ على الحرارة.
كيف تنتقل الطاقة الحرارية
1-التوصيل
تنتقل الطاقة الحرارية بالتوصيل عندما تمر الحرارة عبر مادة صلبة لزيادة درجة حرارة كل ما وراءهاـ وأكبر مثال على ذلك عندما تقوم حرارة الشمس بتسخين جسم السيارة، ثمّ ترتفع درجة الحرارة بعد ذلك نتيجة الطاقة الحرارية المستمدة من الشمس.
2-الإشعاع
الإشعاع هو تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ضوئية، ويمكن أن يكون هذا الضوء مرئي أو غير مرئي، ويمكن أن تنتقل الحرارة الإشعاعية عبر الهواء، أو الغازات، أو السوائل، ومن الأمثلة على ذلك النار، وضوء الشمس
3-الحمل الحراري
يحدث الحمل الحراري عندما تنتقل الحرارة نتيجة حركة السوائل، والتي تسمى أيضًا حركة الكتلة لمادة سائلة، ويكون الحمل الحراري إذا تفاوتت درجات حرارة سطح الجسم والسائل أو الصلب أو الغاز فقط، ويعتبر الماء البارد الذي ترتفع درجة حرارته ليصبح ماء ساخن أفضل مثال على الحمل الحراري.
