توليد الحرارة هو عملية تنطوي على حركة الجسيمات. بكلمات بسيطة ، يمكن تفسير الحرارة من خلال عمل الجزيئات والطاقة المنبعثة منها تخلق حرارة أو يتم تحويل الطاقة المنبعثة إلى حرارة.
على سبيل المثال ، عندما يقوم الشخص بتمارين رياضية أو أي نشاط آخر ، ترتفع درجة حرارة الجسم وينتج العرق. أو أثناء الطهي عندما يسخن الطعام أو يسخن ، فإن الأمر يتعلق ببساطة بنقل الحرارة ، من خلال التوصيل أو الحمل الحراري.
السبب وراء انتقال الحرارة علمي ، قد يبدو تسخين الطعام سهلاً ومبتذلاً ولكن وراءه أسباب علمية. يتم شحن الجسيمات غير المرئية أو المجهرية ويتم إنشاء الطاقة التي يتم نقلها على شكل حرارة.
يمكن أن تكون عملية نقل الحرارة مباشرة أو غير مباشرة ، وهناك أيضًا العديد من المواد التي يمكن من خلالها نقل الحرارة وفي بعضها ، لا يمكن نقلها على سبيل المثال ، لا يمكن لجميع أنواع البلاستيك التعامل مع الحرارة.
التوصيل مقابل الحمل الحراري
الفرق بين التوصيل والحمل الحراري هو أنه في التوصيل الحراري يتم نقلها مباشرة بينما يتم نقل حرارة الحمل عبر السائل. كلاهما يؤدي إلى انبعاث الحرارة ولكن هناك اختلافات في الطريقة.
جدول المقارنة بين التوصيل والحمل الحراري
| معلمات المقارنة | التوصيل | الحمل |
| تعريف | نقل الحرارة بين جسمين من خلال الاتصال المباشر. | نقل الحرارة داخل السائل. |
| حالة الأمر | صلب | سائل أو غاز |
| نقل التيار الكهربائي | يسمح | لا يسمح |
| كثافة الجسيمات | كثافة عالية | كثافة قليلة |
| معدل انتقال الحرارة | بطيء | بسرعة |
ما هو التوصيل؟
التوصيل هو عملية نقل الحرارة أو التيار. التوصيل هو نقل الطاقة على شكل حرارة وتيار من ذرة إلى أخرى من خلال الاتصال المباشر.
يمكن أن يحدث التوصيل في جميع حالات المادة الثلاث ؛ الصلبة والسائلة والغازية. يمكن أن يحدث أفضل نقل في الحالة الصلبة لأن الذرات معبأة بإحكام مما يتيح معدل نقل أسرع ، وتؤثر كثافة الجزيئات على معدل نقل الحرارة ، على عكس السائل والغازات أقل كفاءة في نقل الحرارة بسبب انخفاض كثافة الجزيئات.
هناك نوعان من التوصيل ، وهما توصيل الحرارة وتوصيل الكهرباء.
توصيل الحرارة - عند زيادة درجة الحرارة في الجزيئات ينتج اهتزاز وهذا يسبب حرارة في الجزيئات ومن ثم يحدث انتقال الحرارة داخل الجزيئات المعبأة بإحكام. على سبيل المثال ، عند وضع ضمادة دافئة على الجلد فإنها تسبب حرارة للعضلات أيضًا.
توصيل الكهرباء - يحدث بسبب حركة الجسيمات المشحونة عبر أي وسيط. تسبب حركة الجسيمات المشحونة تيارًا تحمله الأيونات أو الإلكترونات المشحونة. على سبيل المثال ، عندما يمر التيار عبر الأسلاك ، تتكون الأسلاك من معدن وهو موصل جيد للكهرباء.
هناك العديد من العوامل التي تؤثر على التوصيل ، وهذه العوامل هي ؛ الاختلاف في درجة الحرارة والطول ومساحة المقطع العرضي والمادة. كل مادة لها موصلية مختلفة ، على سبيل المثال الألومنيوم والبرونز والنحاس والماء وما إلى ذلك ، سيكون لها موصلية مختلفة. المعادن لها أكبر الموصلية.
يمكن حساب التوصيل من خلال الصيغة النظرية بعدة طرق على سبيل المثال عن طريق قانون أوم أو قانون فورييه. يتم حساب معدل انتقال الحرارة بواسطة هذه الصيغ عندما يتم إعطاء موصلية المادة. لا يتبع التوصيل قانون الانعكاس أو الانكسار
ما هو الحمل؟
الحمل الحراري هو عملية نقل الحرارة من خلال الحركة السائبة للجزيئات في أي سائل. يحدث النقل الأولي للحرارة بين الجسم والسائل بسبب التوصيل ، ولكن بعد ذلك ، تؤدي الحركة السائبة في جزيئات السائل إلى حدوث الحمل الحراري.
تتضمن عملية الحمل الحراري تمددًا حراريًا عندما يتم تسخين مائع من أسفل السطح يتم تسخين الطبقة السفلية من السائل والتي يتم توسيعها حراريًا وتكون كثافة الجزيء أكثر مقارنة بالسائل الموجود على السطح العلوي. بسبب الطفو ، كلما كانت الجسيمات الأقل كثافة ، يرتفع السائل الأكثر سخونة ويحل محلها السائل الأكثر برودة.
هناك نوعان من الحمل الحراري ، وهما ؛ الحمل الحراري الطبيعي والحمل القسري.
الحمل الحراري الطبيعي - نوع الحمل الذي يؤدي فيه الاختلاف في درجة الحرارة إلى اختلاف في الكثافة ، حيث تلعب قوة الطفو دورًا رئيسيًا. على سبيل المثال ، رياح المحيطات.
الحمل القسري - نوع من الحمل الحراري تحفز فيه القوى الخارجية الحمل الحراري على سبيل المثال المراوح ، وسخانات المياه ، والسخانات ، وما إلى ذلك.
العوامل التي تؤثر على الحمل الحراري هي ؛ متوسط (سائل أو غاز) ، درجة حرارة ، مصدر يسبب حرارة. أحد الاختلافات بين التوصيل والحمل الحراري هو أن الحمل الحراري لا يدعم التيار الكهربائي.
بعض الأمثلة على الحمل هي ؛ نسيم أرض (يحدث أثناء الليل) ، أو نسيم البحر (يحدث خلال النهار) ، والمراوح المستخدمة لتبريد الغرفة ، والسخانات المستخدمة لتسخين المياه ، أو البواخر ، إلخ.
لا يمكن حساب الحمل الحراري الطبيعي بسهولة ولكن يمكن حساب الحمل القسري نظريًا من خلال الصيغة التي قدمها قانون نيوتن للتبريد. الصيغة هي: -
| P = dQ / dt = hA (T − T0) |
الاختلافات الرئيسية بين التوصيل والحمل الحراري
استنتاج
يقوم كل من التوصيل والحمل الحراري بنقل الطاقة على شكل حرارة.
يمكن أن يكون كلاهما طبيعيًا أو مصطنعًا اعتمادًا على أنواعهما.
يعمل التوصيل والحمل الحراري في حالات مختلفة من المادة (الصلبة والسائلة والغازية). تؤثر كثافة الجزيئات بشكل كبير على التوصيل والحمل الحراري.
