الانتقال الحراري

الانتقال الحراري
المصطلحات : الحرارة، رجاجة الجزيئات، درجة حرارة، تبادل طاقي، التسخين، التبريد، التوصيل الحراري، الحمل الحراري، الإشعاع الحراري، المواد الصلبة، المواد المائعة، الفراغ، الإلكترونات الحرة، مجال الجاذبية.
المصدر تنتقل الحرارة تلقائيا من جسم درجة حرارته مرتفعة إلى جسم درجة حرارته أقل من الأول ونفس الشيء يقع بين جسم الإنسان ومحيطه. وعندما نريد ضبط درجة حرارة المحيط لتحقيق راحة الإنسان، يجب أن يكون هناك نوع من التبادل الحراري، كالتسخين حين يكون الجو باردا في فصل الشتاء أو التبريد حين يكون الجو حارا في فصل الصيف.
تتم عملية انتقال الحرارة إما بالتوصيل أو الحِمْل أو الإشعاع ، ويمكن أن تتنقل الحرارة بمجموع هذه الطرق في نفس الوقت.
التوصيل الحراري : وهو انتقال الحرارة من جُزَيْء إلى آخر داخل المادة، أو انتقال الحرارة من مادة إلى أخرى عندما يكونا متماسان مباشرة. يسمح التوصيل الحراري بالانتقال الحرارة عبر المواد الصلبة، فعندما نسخن مثلا قضيب حديدي من جهة، فالحرارة تنتقل بفعل التوصيل الحراري إلى الجهة الأخرى الباردة. وآلية التوصيل الحراري عبر المواد الصلبة لم تتضح بعد كليا، ولكنها تنتج في مجملها عن تحرك الجزيئات المكونة للجسم وهذا يخلق مباشرة فرق في درجات الحرارة. وعادة المواد ذات توصيل حراري جيد تكون كذلك ذات توصيل كهربائي جيد.
الحِمْل الحراري : وهو أساس انتقال الحرارة في الأجسام المائعة. ففي مجال الجاذبية ، كل فرق في درجة الحرارة في سائل أو غاز يغير من تركيزه، فتنتج عن ذلك حركة داخل الجسم المائع بفعل قوة الطفو لأرخميد. تطفو الأجزاء الساخنة والأجزاء الباردة تحل محلها وينتج عن هذه العملية تبادل حراري يُسمى الحمل الحراري. عندما نسخن الماء على النار، تتكون داخل الإناء تيارات الحِمْل فتصعد الكمية المائية الساخنة إلى الأعلى ويحل محلها الماء البارد، ولا يصعد هذا الأخير إلا عندما تصبح درجة حرارته أعلى من الماء الساخن الذي فوقه، وهكذا حتى يصل الماء إلى درجة الغليان.
الإشعاع الحراري : يختلف تنقل الحرارة بفعل الإشعاع عن سابقيه بأنه لا يحتاج أن يكون تماس بين الجسمين الذين يتبادلان الطاقة الحرارية، حتى ولو كان بينهم فراغ تام. فالطاقة الحرارية يمكنها إن تتنقل في شكل موجات كهرومغنطيسية وبسرعة الضوء حتى تصل إلى الجسم الذي يمتص الحرارة أو يعكسها كلًها أو جزء منها. وهذه الموجات لا تسخن المحيط الذي تمر به إلا إذا امتص هذا الأخير جزء منها. ولهذا عندما نكون أمام كانون من النار نحس بأشعة منبعثة منه تلفح الوجه.