التوصيلة الحرارية

التوصيل الحراري أو انتقال الحرارة بالتوصيل.

يعرف على أنه الانتقال التلقائي للطاقة الحرارية عبر المادة من منطقة ذات درجة حرارة مرتفعة إلى منطقة أخرى ذات درجة حرارة أقل من سابقتها سعياً وراء الوصول إلى تجانس حراري.

غالباً ما نصادف في جملة ما أكثر من نوع لانتقال الحرارة. في انتقال الحرارة, يكون التوصيل (أو توصيل الحرارة) هو عملية انتقال الطاقة الحرارية من خلال انتشار وتصادم مجهري للجسيمات أو أشباه الجسيمات داخل الجسم نتيجة التدرج الحراري. وتضم الجسيمات التي تنتشر وتتصادم مجهريًا الجزيئات والإلكترونات والذرات والفونونات. وتقوم بنقل الطاقة الكامنة والحركية غير المنظمة مجهريًا، اللتين تعرفان معًا باسم الطاقة الداخلية. ويحدث التوصيل في جميع أشكال المادة ذات الوزن، مثل المواد الصلبة والسائلة والغازات والبلازما.

تتدفق الحرارة تلقائيًا عند التوصيل، وكذلك عند الإشعاع الحراري، من جسم درجة حرارته أعلى إلى جسم درجة حرارته أقل. وفي ظل غياب المحفزات الخارجية، يتلاشى الفرق في درجات الحرارة بمرور الوقت ويقترب الجسمان من حالة التوازن الحراري.

عند التوصيل، تتدفق الحرارة من داخل الجسم وعبر الجسم نفسه. وبالعكس، عند انتقال الحرارة بـ الإشعاع الحراري، يكون الانتقال عادة بين جسمين. ويحتمل أيضًا أن تنتقل الحرارة بالجمع بين التوصيل والإشعاع الحراري. وفي انتقال الحرارة بالحمل، تُحمل الطاقة الداخلية بين الأجسام من خلال حامل مادي. ففي المواد الصلبة، يتم التوصيل عن طريق الجمع بين ترددات واصطدامات الجزيئات وعن طريق انتشار وتصادمات الفونونات وعن طريق انتشار وتصادماتالإلكترونات الحرة. أما في الغازات والسوائل، يحد التوصيل نتيجة تصادمات وانتشار الجزيئات أثناء حركتها العشوائية. فالفوتونات في هذا السياق لا تصطدم مع بعضها البعض، ومن ثم يكون انتقال الحرارة بـ الإشعاع الكهرومغناطيسي بعيدًا من الناحية المفاهيمية عن توصيل الحرارة بالانتشار والاصطدام المجهري للجسيمات المادية والفونونات. أما في المادة المكثفة، مثل المواد الصلبة أو السوائل، فإن الفارق بين التوصيل الحراري وانتقال الحرارة بالإشعاع يكون واضحًا في المفهوم الفيزيائي، ولكنه غير واضح في الغالب من ناحية الظواهر، ما لم تكن المادة شبه شفافة. أما مع الغازات فإن الفارق يكون واضحًا من الناحية المفاهيمية ومن ناحية الظواهر.

يضم انتقال الحرارة في العلوم الهندسية عمليتي الإشعاع الحراريوالحمل وفي بعض الأحيان انتقال الكتلة. ودائمًا ما تحدث أكثر من عملية من هذه العمليات في حالة معينة. فالرمز التقليدي لخاصية المادة الناقلية الحرارية هو .

نظرة عامة