مصدر الطاقة الحرارية وكذلك استخدامات الطاقة الحرارية، كما سنوضح مزايا الطاقة الحرارية الأرضية، وكذلك سنتحدث عن ما هي مصادر الحرارة الطبيعية، وكل هذا من خلال مقالنا هذا تابعونا.
مصدر الطاقة الحرارية
1- التفاعلات الكيميائية:
(بالإنجليزية: Chemical Reaction)، تعد التفاعلات بين العناصر الكيميائية المختلفة إحدى أهم مصادر الطاقة الحرارية، حيث ينتج عن تفاعل مادتين أو أكثر مع بعضها البعض إطلاق أو امتصاص للطاقة الحرارية. على سبيل المثال يحترق الوقود الكيميائي عند حدوث تفاعل كيميائي بين الأكسجين والوقود، وبالتالي يحدث إطلاق للطاقة الحرارية.
2- الطاقة الميكانيكية:
(بالإنجليزية: Mechanical Energy)، في بعض الأحيان تنتج الطاقة الحرارية بفعل تحوّل الطاقة الميكانيكية إلى حرارة، وتتولد الطاقة الميكانيكية نتيجة تصادم الأجسام أو احتكاكها الداخلي أو الخارجي. على سبيل المثال يتسبب احتكاك اليدين ببعضهما البعض في الأوقات الباردة إلى تولّد طاقة حرارية تساهم في رفع درجة حرارتهما.
3- الطاقة الكهربائية:
(بالإنجليزية: Electrical Energy) ينتج عن سريان التيار الكهربائي في سلك مقاوم ارتفاع حرارة هذا السلك نتيجة تصادم واحتكاك الشحنات مع بعضها البعض، وبالتالي حدوث تحوّل للطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية.
4- الطاقة النووية:
(بالإنجليزية: Nuclear Energy)، تحدث التفاعلات النووية بسبب انشطار أو اتحاد نوى المواد المتفاعلة، نتيجة لذلك يحدث تحوّل لجزء صغير من المادة إلى طاقة، وتمثل هذه الطاقة كمية هائلة من الطاقة الحرارية. ومثال ذلك التفاعلات النووية التي تحدث في الشمس.
5- الطاقة الشمسية:
(بالإنجليزية: Solar Energy)، تمثل الطاقة الشمسية إحدى أنواع الطاقة النووية، لأن الحرارة التي تطلقها الشمس ناتجة عن تفاعل نووي أدى إلى إطلاق كمية هائلة من الطاقة الحرارية، وهذه الطاقة تصل إلى كوكب الأرض على شكل أشعة، والتي بدورها تساهم بشكل أساسي في استمرار مظاهر الحياة على الأرض.
6- الحرارة في باطن الأرض:
تتولد الطاقة الحرارية في باطن الأرض بسبب إطلاق الطاقة الناتجة عن التحلل الإشعاعي للعناصر المشعّة بشكل مستمر، بالإضافة إلى وجود الطاقة الحرارية المتبقية منذ بداية تشكُّل كوكب الأرض منذ ملايين السنين، وتزداد الحرارة مع زيادة العمق بحيث يبلغ معدل الزيادة ما يقارب 25 درجة مئوية لكل كيلومتر واحد، وتنتقل هذه الحرارة باستمرار من طبقة الوشاح في أعماق الأرض إلى الطبقات السطحية من القشرة عن طريق التدخلات النارية.
استخدامات الطاقة الحرارية
1- الطهي:
يساعد تعرض الأطعمة للتسخين إلى القضاء على القضاء على الكائنات الدقيقة جميعها، مما يجعله صالحًا للاستهلاك وسهلًا في الهضم، حيث إنه عندما يتعرض الطعام والسوائل لكميات كبيرة من الطاقة الحرارية فإن جزيئاتها ستمتص هذه الطاقة، وتبدأ بالاهتزاز والاصطدام ببعضها البعض، مما يساعد في إنضاج الطعام.
2- التجفيف:
تعرف عملية التجفيف بالحرارة على أنها عملية تجفيف المواد الرطبة بتقليل رطوبتها عن طريق تسخينها، حيث تنتقل الطاقة الحرارية إلى هذه المواد إما عن طريق التسخين بالحمل الحراري، أو عن طريق ملامسة الأسطح الساخنة، بالإضافة إلى التسخين عن طريق الإشعاع.
3- التبريد:
يتم تبريد الأطعمة باستخدام الطاقة الحرارية، وذلك عن طريق استخدام المبردات الشمسية التي تقوم بتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة تبريد.
4- الخَبز:
تحتاج عملية الخبز إلى درجات حرارة أعلى بكثير من تلك المستخدمة في طهو الأطعمة، وبالتالي فهي تحتاج كميات أكبر من الوقود الذي يستخدم لمعالجة الحبوب وتحويلها إلى مخبوزات صالحة للأكل.
5- التدخين:
يعد التدخين من طرق حفظ الأطعمة المراد تخزينها، حيث تستخدم الأفران المصنوعة من الطوب في هذه العملية لتوفير تكلفة التشغيل، وتقليل المخاطر الصحية التي قد يتعرض لها العاملون.
6- التدفئة:
يتم استخدام الطاقة الحرارية التي تنتج من احتراق مصادر الوقود الأحفوري؛ كالنفط، والفحم، والغاز الطبيعي في مصادر التدفئة المختلفة، بالإضافة إلى المصادر الأخرى كالحرارة الشمسية والحرارة الجوفية.
7- توليد الكهرباء:
يتم استخدام الطاقة البخارية التي تنتج عن احتراق النفط والغاز الطبيعي في توليد الطاقة الحرارية التي تستخدم في توليد الطاقة الكهربائية وتدوير المولدات.
مزايا الطاقة الحرارية الأرضية
– مصدر متجدد للطاقة لا ينضب.
– إمكانية استخلاصها من أي مكان في العالم.
– مصدر نظيف نسبيًا من مصادر الطاقة.
– إمكانية استمرار محطات الطاقة الحرارية الأرضية لقرون دون أن تتلف.
– صلاحية العمل في أي موسم، صيفًا أو شتاءً، وفي أي وقت على مدار 24 ساعة يوميًا، فهي نظام قابل للتكيف مع الظروف المختلفة.
ما هي مصادر الحرارة الطبيعية
1- الطاقة الشمسية:
تمثل الطاقة الشمسية (Solar Energy) واحدة من أنواع الطاقة النووية وذلك لأن ما ينطلق عن الشمس من حرارة ينتج عن حدوث تفاعل نووي ترتب عليه إطلاق كمية بالغة من الطاقة الحرارية، وتلك الطاقة تصل على هيئة أشعة إلى كوكب الأرض، والتي تساهم بدورها بصورة رئيسية باستمرارية مظاهر الحياة على سطح الأرض.
2- الطاقة النووية:
تتولد الطاقة النووية (Nuclear Energy) أو التفاعلات النووية نتيجة اتحاد أو انشطار نووي بالمواد المتفاعلة، وهو ما يترتب عليه تحول جزء من المادة صغير الحجم إلى طاقة، وتمثل تلك الطاقة كمية عظيمة من الطاقة الحرارية، ومن أهم أمثلة التفاعلات النووية ما يحدث بالشمس.
3- الطاقة الكهربائية:
تعرف الطاقة الكهربائية في الإنجليزية بـ(Electrical Energy) والتي تنتج عن سريان التيار الكهربي بسلك مقاوم لارتفاع الحرارة في ذلك السلك، وهو ما يترتب عن احتكاك وتصادم الشحنات فيما بينها، ومن ثم تحول الطاقة الكهربائية إلى حرارية.
4- الطاقة الميكانيكية:
تنتج في بعض الأحوال الطاقة الحرارية نتيجة تحول الطاقة الميكانيكية (Mechanical Energy) لحرارة، أما عن تولد الطاقة الميكانيكية فإنه ينتج عن الاحتكاك أو التصادم الداخلي أو الخارجي للأجسام، مثل ما يتسبب به احتكاك اليدين مع بعضهما في الطقس البارد وهو ما يولد طافة حرارية تساعد على رفع حرارتهم وحصولهم على التدفئة.
5- التفاعلات الكيميائية:
تعتبر التفاعلات الكيميائية (Chemical Reaction) التي تحدث بين مختلف أنواع العناصر واحدة من أهم مصادر الطاقة الحرارية، إذ أنها تحدث نتيجة تفاعل مادتين أو أكثرفيما بينهمت لامتصاص أو إطلاق الطاقة الحرارية، مثلما يحدث في احتراق الوقود الكيميائي حين حدوث حالة من التفاعل الكيميائي بين الوقود والأكسجين، ومن ثم تنطلق الطاقة الحرارية.
6- الحرارة في باطن الأرض:
تتولد الطاقة الحرارية بباطن الأرض نتيجة إطلاق ما ينتج من طاقة متبقية عن تحلل العناصر المشعة المتبقية بصورة مستمرة، فضلاً عن توفر الطاقة الحرارية التي تبقت منذ بدء تكوين كوكب الأرض فيما يعود إلى ملايين الأعوام، وتزداد الطاقة الحرارية كلما ازداد العمق بما تقترب معه معدلات الزيادة لما يصل تقريباً للكيلو متر الواحد إلى خمسة وعشرين درجة مئوية، وتنتقل تلك الحرارة بصورة مستمرة في أعماق الأرض من طبقة الوشاح إلى طبقات القشرة السطحية عبر التدخلات النارية.
وبذلك نكون قد تعرفنا في مخزن على ما هو مصدر الحرارة في الطبيعة وهي الشمس التي تعتبر المصدر الرئيسي والأهم لحصول الأرض وجميع من يعيش عليها من احتياجاتهم للحرارة والتدفئة وغيرها من الاستخدامات الأخرى.
