الحرارة
الحرارة هي أحد أشكال الطاقة التي توضح مدى حركية الذرات داخل جسم ما، وتتميّز بأنها لا ترى بالعين المجردة، ولكن يمكن الإحساس بها، وتنتقل الحرارة من الجسم ذي الدرجة المرتفعة إلى الجسم ذي الدرجة المنخفضة حتى يحصل بينهما اتزان وبعد حصول الاتزان يتوقف انتقال الحرارة بين الجسمين.
ترتبط الطاقة الحرارية بانتقال الطاقة بين الأجسام المختلفة، ولا تعتبر مقياساً دالاً على درجة حرارة الأجسام، لذلك يجب الانتباه للاختلاف بين الطاقة الحرارية لجسم ما، وبين درجة حرارته، حفوحدة قياس الطاقة الحرارية هي الجول أو الكالوري، أما وحدة قياس درجة الحرارة هي الكلفن، أو السليسيوس، أو الفهرنهايت.
طرق انتقال الحرارة بالتوصيل
تنتقل الطاقة الحرارية بهذه الوسيلة عن طريق التقاء جسمين مختلفين، فحسب القاعدة تنتقل الحرارة من الجسم الأسخن إلى الجسم الأبرد، بحيث يحدث تبادل للطاقة الحرارية بينهما بشكلٍ مباشر لحدوث الاتزان الحراري، ولا يمكن إلغاء عملية التبادل الحراري أبداً، ولكن يمكن إبطاؤها فقط، وغالباً ما تحدث طريقة التوصيل في الأجسام الصلبة، ومن أشهر الأمثلة عليها: عملية تسخين قطعة من الحديد من جهة واحدة ثمّ انتقال الحرارة إلى الجهة الأخرى دون اتصال وسيلة التسخين بها.
طرق انتقال الحرارة الأخرى
- الحمل: غالباً ما تحدث هذه الطريقة بالمواد المائعة؛ كالسوائل والغازات، وتعتمد على فرق الكثافة بين الأجسام، فالموائع الأبرد أكثر كثافةً، أما الأسخن فهي الأقل كثافةً، لذلك فإن الغازات الأسخن وذات الكثافة الأقل ترتفع إلى الأعلى، بينما تهبط الغازات الأبرد وذات الكثافة الأكبر، ثم تبدأ حرارة الغازات الساخنة بالانخفاض، وترتفع كثافتها، وتهبط إلى الأسفل، ثم ترتفع الغازات الأكثر سخونة مكانها، وتستمر هذه العمليّة منتجة تيارات يُطلق عليها اسم تيارات الحمل الصاعدة والهابطة.
- الإشعاع: تتميز طريقة انتقال الحرارة بالإشعاع بعدم حاجتها لحدوث اتصال بين جسمين مختلفين، وذلك لأن الحرارة تنتقل من مصدر تولّدها إلى المصدر المحيط بها، فعلى سبيل المثال هناك العديد من الأجسام التي تنبعث من خلالها طاقة حرارية على شكل موجات كهرومغناطيسية إلى المكان المحيط بها.
مصادر الطاقة الحرارية
الشمس هي المصدر الرئيسي للطاقة الحرارية منذ بداية الكون، فالأشعة المنبعثة منها تمنح سطح الأرض الطاقة اللازمة لبقاء الكائنات على قيد الحياة وتمكنها من العيش، ولكن مع تطور العلوم المختلفة استطاع الإنسان صناعة مصادر أخرى لتوليد الطاقة الحرارية، كالآتي:
- التفاعلات النووية: كالاندماجات النووية الحاصلة في جسم الشمس.
- التفاعلات الكيميائية: كعملية الاحتراق الداخلي والخارجي.
- الإشعاع الكهرومغناطيسي: كالطاقة الصادرة من المواقد الكهرومغناطيسية.
- الحركة بين الأجسام: كالاحتكاك.
