أضع دائرة حول رمز الإجابة الصحيحة : إذا تلامس جسمان مختلفان في درجتي حرارتهما فإن.
الإجابة الصحيحة هي : الحرارة تنتقل من الجسم الساخن الى الجسم البارد.
إذا تلامس جسمان مختلفان في درجتي حرارتهما فإن…
عندما يتلامس جسمان مختلفان في درجة حرارتهما، فإن الحرارة تنتقل بينهما حتى يتساوى حرارتهما. هذه العملية تسمى التوصيل الحراري. تحدث عملية التوصيل الحراري عندما يكون هناك فرق في درجة الحرارة بين جسمين متلامسين، وينتقل الحرارة من الجسم ذي درجة الحرارة الأعلى إلى الجسم ذي درجة الحرارة الأدنى.
أشكال التوصيل الحراري
يحدث التوصيل الحراري بثلاث طرق رئيسية:
التوصيل الحراري من خلال المواد الصلبة: تنتقل الحرارة في المواد الصلبة من خلال اهتزازات الذرات والجزيئات.
التوصيل الحراري من خلال السوائل: تنتقل الحرارة في السوائل من خلال حركة الجزيئات.
التوصيل الحراري من خلال الغازات: تنتقل الحرارة في الغازات من خلال تصادم الجزيئات.
معدل التوصيل الحراري
يعتمد معدل التوصيل الحراري على عدة عوامل، منها:
الاختلاف في درجة الحرارة بين الجسمين: كلما زاد فرق درجة الحرارة، زاد معدل التوصيل الحراري.
المساحة التي يتلامس بها الجسمين: كلما زادت المساحة المتلامسة، زاد معدل التوصيل الحراري.
سمك المادة الفاصلة بين الجسمين: كلما زاد سمك المادة الفاصلة، قل معدل التوصيل الحراري.
مادة الجسمين: تتميز المواد المختلفة بمعدلات مختلفة من التوصيل الحراري. فمثلاً، تتميز المعادن بمعدلات عالية من التوصيل الحراري، بينما تتميز المواد العازلة بمعدلات منخفضة من التوصيل الحراري.
تطبيقات التوصيل الحراري
يستخدم التوصيل الحراري في العديد من التطبيقات، منها:
تدفئة المنازل: تنقل أنظمة التدفئة الحرارة من مصدر الحرارة (مثل الموقد أو المدفأة) إلى الهواء في المنزل من خلال التوصيل الحراري.
تبريد الأجهزة الإلكترونية: تستخدم المبددات الحرارية لنقل الحرارة الناتجة عن الأجهزة الإلكترونية إلى الهواء المحيط بها من خلال التوصيل الحراري.
طهي الطعام: تنقل المواقد الحرارة من الموقد إلى الطعام من خلال التوصيل الحراري.
العوامل المؤثرة على توصيل الحرارة في المواد
تتعدد العوامل المؤثرة على توصيل الحرارة في المواد الصلبة منها:
طبيعة المادة: فالمعادن مثل النحاس والحديد موصلة جيدة للحرارة، بينما المواد غير المعدنية مثل الخشب والمطاط موصلة سيئة للحرارة.
تركيب المادة: تؤثر بنية المادة وترتيب ذراتها وجزيئاتها على توصيل الحرارة فيها، فالمواد ذات البنية المنتظمة والمتراصة تكون موصلة أفضل للحرارة من المواد ذات البنية غير المنتظمة والمتفرقة.
حالة المادة: تتغير موصلية المادة لتوصيل الحرارة بتغير حالتها، فالسوائل والغازات موصلات سيئة للحرارة مقارنة بالمواد الصلبة.
تطبيقات عملية لتوصيل الحرارة
تستغل ظاهرة توصيل الحرارة في العديد من التطبيقات العملية، منها:
التدفئة: تستغل في تدفئة المنازل والمباني عن طريق استخدام أجهزة التدفئة التي تنقل الحرارة من مصدرها إلى المكان المراد تدفئته.
الطهي: تستخدم في طهي الطعام من خلال انتقال الحرارة من الموقد إلى الطعام عن طريق ملامسته للوعاء.
البناء: تستخدم في تصميم المباني والمنازل بحيث تكون معزولة جيدًا لمنع تسرب الحرارة من الداخل إلى الخارج والعكس، مما يساعد في توفير الطاقة.
أمثلة على المواد العازلة والناقلة للحرارة
المواد العازلة: يعتبر الفلين والبوليسترين والبولي إيثيلين من الأمثلة على المواد العازلة التي تستخدم لمنع انتقال الحرارة، فهي تتميز بقدرتها على حبس الهواء بداخلها، وبالتالي تقليل انتقال الحرارة بالتوصيل.
المواد الناقلة: تعتبر المعادن مثل النحاس والحديد والألومنيوم من الأمثلة على المواد الناقلة للحرارة، فهي تتميز بسهولة انتقال الحرارة من خلالها، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في أجهزة التسخين والتدفئة.
زيادة وتقليل انتقال الحرارة بالتوصيل
يمكن زيادة وتقليل معدل انتقال الحرارة بالتوصيل من خلال اتباع بعض الطرق، منها:
زيادة معدل انتقال الحرارة: يتم ذلك عن طريق زيادة درجة حرارة أحد الجسمين المتلامسين، أو زيادة مساحة التلامس بينهما، أو استخدام مواد موصلة جيدة للحرارة.
تقليل معدل انتقال الحرارة: يتم ذلك عن طريق تقليل درجة حرارة أحد الجسمين المتلامسين، أو تقليل مساحة التلامس بينهما، أو استخدام مواد عازلة تمنع انتقال الحرارة بسهولة.
إن التوصيل الحراري عملية مهمة تحدث عند تلامس جسمين مختلفين في درجتي حرارتهما، حيث تنتقل الحرارة من الجسم ذي درجة الحرارة الأعلى إلى الجسم ذي درجة الحرارة الأدنى حتى يتساوى حرارتهما. تتأثر عملية التوصيل الحراري بعدة عوامل، بما في ذلك الاختلاف في درجة الحرارة بين الجسمين، ومساحة التلامس، وسمك المادة الفاصلة، ومادة الجسمين. يستخدم التوصيل الحراري في العديد من التطبيقات العملية، بما في ذلك تدفئة المنازل، وتبريد الأجهزة الإلكترونية، وطهي الطعام.