الحرارة قياسها وطرق انتقالها ؟
.png)
.png)
في الفيزياء يتم تعريف الحرارة انها هي الطاقة الداخلية للمادة حيث كلما ارتفعت ازدادت حركة الذرات والجزيئات المكونة للمادة وتتحكم بالتالي في تغير الحالة الفيزيائية للمادة , و الحرارة تنتقل من الجسم الساخن الى الجسم البارد دائما وهي احدى المسلمات الفيزيائية .
كما اشرنا اعلاه في الفيزياء ينظر للحرارة على انها طاقة فهي تعطي لذرات المادة حركة وبالتالي التمدد وهذا ما تم استغلاله في تسخين الغازات واستغلالها في دفع المكابس للمحركات بقطارات البخار مثلا , او المولدات التيار الكهربائي مثلا , فهذه الخاصية الناتجة لتاثير الحرارة فتحت علم وفرع في الفيزياء الا وهو الترموديناميكا والذي يهتم بانتقال الطاقة الحرارية وتحولاتها في الانظمة الحرارية .
طرق انتقال الحرارة
يتم انتقال الحرارة في الطبيعة وانتشارها سواء داخل جسم معين كغاز مثلا او بين جسمين سواء كانا في تماس او لا, يتم الانتقال الحراري عبر ثلاث طرق وهي :
التوصيل : يعني الانتقال عبر التماس والتلامس بين ذرات وجزيئات المادة وتنتقل الحرارة من ذرة الى اخرى الى ان تسخن وتتوزع الحرارة بشكل متوازن في المادة .
الحمل :هذه الخاصيىة تتميز بها السوائل والغازات حيث عندما يسخن الغاز او السائل تقل كثافته فيتمدد ويخف ويصعد نحو الاعلى فينزل مكانه الغاز او السائل البارد الاثقل وهكذا وينتج عن هذه الحركة تيار حمل الى ان يسخن الغاز او السائل كله .
الاشعاع : يحدث هذا النوع من الانتقال بين جسمين متباعدين وبينهما فراغ معين , مثال لاشعة الشمس التي تنتقل في الفراغ لتصل الى الارض وتدفئ الارض والحياة عليها .
الطاقة الحرارية
الطاقة الحرارية هي الطاقة الحركية للجزيئات والذرات التي تهتز وتتحرك عندما تكتسب الحرارة, وينتج على ذلك تمدد الجسم ان كان غاز , او انصهاره ان كان صلب , او تبخره ان كان سائل , فانتقال الطاقة الحرارية ولاسيما ذات الطاقة الكبيرة هي المسؤولة عن تغير الحالة الفيزيائية للمادة https://www.brefphysique.com/2022/05/blog-post_1.html وبالتالي استغلالها من اجل تحويلها الى اشكال طاقية اخرى يستفاد منها .
تشكل كل من الشمس والفحم والنفط والتفاعلات النووية وبعض التفاعلات الكيميائية وباطن الارض والكهرباء بعض مصادر الطاقة الحرارية .
اهمية الحرارة في حياتنا اليومية
للحرارة اهمية محورية في حياتنا اليومية حيث يتجلى دورها في التدفئة لتقي اجسامنا من البرد في فصل الشتاء لنبقى على قيد الحياة , في الصناعة ايضا حيث تستغل لفصل بعض الفلزات عن بعضها البعض وصهرها وصقلها وصناعة الزجاج والورق مثلا , وفي مجال الكهرباء تستغل الحرارة لتسخين الماء الى بخار لجعل توربينات المولدات تد ور وتولد الطاقة الكهربائية ,وفي طهي الطعام ايضا ,وفي المحركات ووسائل النقل نتيجة احتراق الوقود ومنحنا الحركة من اجل التنقل والسفر , عموما الحرارة لها حضور محوري واساسي في حياتنا اليومية بشكل دائم واهم .
وبموازاة في فهم الحرارة ودراستها تم فهم طريقة عملية حدوث التبريد بشكل افضل حيث مكن ذلك من صنع الات التبريد لحفظ الطعام في الثلاجات , وايضا صنع المكيفات لتلطيف الجو الحار, وايضا اسالة الغازات ليتكمن من نقلها في حاويات من اجل استغلال احسن للحجم , فجانب التبريد هو جانب من جوانب اهمية فهم الحرارة وتطبيقاتها في الحياة اليومية .
درجة الحرارة
درجة الحرارة هي مفهوم ومقياس ومؤشر يستعمل من اجل قياس د رجة السخونة والبرودة لجسم معين , حيث كلما ازدادت الحرارة التي يكتسبها جسم معين تزداد درجة حرارته والعكس صحيح .
يستخدم الترمومتر لقياس درجة الحرارة وفق انظمة وحدات : السلسيوس (المئوي) - فهرنهايت - كلفن .
التوازن الحراري
تنتقل الحرارة من الجسم اعلى د رجة حرارة الى اقل درجة حرارة على شكل تبادل وانتقال حراري عبر طريقة التوصيل او الاشعاع بينهما الى ان تتساوى درجة حرارتهما ويتباطا التبادل الحراري بينهما فعندئذ نقول ان الجسمين في حالة توازن حراري .
ويعد مفهوم التوازن الحراري مبدأ عمل المحرار حيث درجة الحرارة التي يشير لها هي درجة حرارته ونفس درجة حرارة الجسم في نفس اللحظة ليتحقق التوازن الحراري بينهما نتاج تبادل حراري بين الجسم والمحرار.
الاشعة تحت الحمراء
انطلاقا من فهم الحرارة وطرق قياسها ادت الى اكتشاف الاشعة تحت الحمراء بالصدفة , حيث اثناء قيام العالم البريطاني الفلكي هيرشل بقياس درجة حرارة طيف الضوء الابيض المبدد بواسطة موشور زجاجي حيث لاحظ ان درجة حرارة الطيف ترتفع من اللون الازرق الى اللون الاحمر وباكماله القياس بعد اللون الاحمر اكتشف ان درجة الحرارة اكثر ارتفاعا من قبل وهنا اقترح ان هناك اشعة تحت اللون الاحمر وسميت الاشعة تحت الحمراء .
الاشعة تحت الحمراء هي اشعة كهرومغناطيسية تتميز بطول موجي كبير وبتردد صغير وطاقة صغيرة وهي غير مرئية وتنبعث من كل الاجسام وخاصة التي امتصت حرارة وتبعثها على شكل اشعة تحت حمراء .
للاشعة تحت الحمراء تطبيقات مهمة واساسية في حياتنا اليومية حيث هي تستعمل في جهاز تحكم التلفاز وايضا في ارسال الملفات وتبادلها بين الهواتف عبر البلوتوث وايضا موجات الراديو والموجات الكهرومغناطيسية المستعملة في الاتصالات https://www.brefphysique.com/2022/06/blog-post_5.htmlوالهواتف وبين الاقمار الاصطناعية وايضا فرن ميكرويف , عموما الاشعة تحت الحمراء تدخل في مجال الاتصال ونقل المعلومات فهي بمثابة عمود التكنولوجيا اليوم .
التصوير الحراري
.png)
تعتمد عملية التصوير الحراري على التقاط الاشعة تحت الحمراء الصادرة و المنبعثة من الاجسام بواسطة كاميرات خاصة لذلك تلتقط الاشعة التحت الحمراء وتعطي صور للجسم وفق درجة حرارة الجسم , حيث من خلال التصوير الحراري نستطيع معرفة توزيع الحرارة للجسم المصور ومعرفة مناطق الساخنة والمعتدلة والباردة فيه .
للتصوير الحراري استخدامات كثيرة في كل المجالات تقريبا وخصوصا كدور المراقبة والصيانة والتتبع .
في المجال الصناعي يستخدم التصوير الحراري لمعرفة التوزيع الحراري والمناطق الشديدة الحرارة خصوصا أنظمة التوزيع الكهربائي لتفادي وقوع تماس كهربائي وايضا مراقبة انظمة التبريد .
يستخدم التصوير الحراري للكشف عن ممرات وفتحات تتسرب من خلالها الحرارة خارج المنازل ولاسيما المستعملة للعوازل الحرارية مما يؤدي الى استهلاك الطاقة بشكل كبير .
وفي المجال الطبي يستخدم التصوير الحراري للكشف عن مشاكل الدورة الدموية وكذلك يستخدم الأطباء التصوير الحراري مه وسائل اخرى للتأكد من وجود أورام الثدي وايضا للكشف عن مشاكل في المفاصل وغيرها .
يستخدم التصوير الحراري في المجال العسكري للرؤية في الظلام ومعرفة مكان العدو وتحركاته حيث هذه الميزة متوفرة لدى الحيوانات ولاسيما المفترسة منها .
للتصوير حراري استخدامات اخرى حيث في الجانب البيئي يتم استغلال هذه التقنية لمعرفة تلوث مياه المحيطات وايضا معرفة التوزيع الحراري داخل الغلاف الجوي للارض .
فتحت ظاهرة الحرارة افاقا للانسان في حياته اليومية فمن ملاحظتها ودراستها ادت الى اكتشافات سواء كانت بالصدفة او هي الغاية والهدف من البحث فالمهم انها تدخل في اسهامات ونتائج البحث حول ظاهرة الحرارة , فهكذا يشتغل العلم عموما بغية الفهم والبحث العلمي لاكمال المسير والطريق للعلماء القادمين , وايضا استغلال ذلك من اجل صناعة ادوات والات وتكنولوجيا تسهل حياة الانسان وتساهم في رفاهيته .