ماذا يحدث عند تلامس جسمان مختلفان في درجة حرارتهما

اذا تلامس مختلفان في درجة حرارتهما فإن

الحراره تنتقل من الجسم الحار الى الجسم البارد .

و تنتقل الحرارة بين الجسمين من الأعلى حرارة إلى الأقل ليصلوا إلى نفس الدرجة .حيث أحد الأمور التي تحظي بتفكير كثير وتعتبر من الأمور الشائع وجودها هي الطاقة الحركية، حيث الحرارة هي المقياس المستخدم لمعرفة مدى سرعة الاهتزاز الحادث في جزيئات المادة [1].

حيث أن الجزئ الذي يتمتع بدرجة سخونة أعلى تكون معدلات اهتزازه سريعة جدا، في حالة حدوث تلامس بين كلاً من الأجسام الساخنة والأجسام الباردة تتمكن الطاقة الحركية من الانتقال من الأجسام ذات نسب السخونة الأعلى إلى تلك الأجسام التي تكون نسب برودتها أعلى .

أي تنتقل من مرتفع الحرارة إلى منخفض الحرارة، وتلك الطريقة هي أكثرهم فاعلية لكي يتم حدوث تبادل للحرارة، ويعود إلى ذلك سبب استغراق الجسم المتواجد في الفضاء وقت طويل ليتمكن من البرود .

المركبات الفضائية واقعة في مُعاناه كبيرة متعلقة بمشكلة التبريد وليس ما يتعلق بعملية التدفئة، ومن اللازم أن يحدث تبديد للحرارة التي تُنتج من المعدات في الفضاء، ولكن بما أن الفضاء ما هو إلا عبارة عن فراغ بشكل مثالي إذن ليس هناك وجود لأي عملية نقل حادثة خاصة بالطاقة الحركية .

يرجع لذلك سبب ضرورة وجود مشعان خاصة داخل جميع المركبات الفضائية، سنطرح سؤال للمناقشة هل تمكن في يوم من الأيام أن تري شئ يحدث له توهج عن طريق الحرارة وتعطي لنا الضوء .

في الحقيقة الأجسام تقوم بإخراج قدر قليل من تلك الطاقة الحركية على هيئة ضوء مشع، ولكن في أغلب الأحيان يكون متمثلاً في الأشعة تحت الحمراء وهو ذلك الضوء الذي لا نتمكن من رؤيته ولكن قد نتمكن من الشعور به .

عن طريق دراسة الأشياء تم الوصول إلى استنتاج معين وهو أنك عندما تدرس تلك الظاهرة على أشياء صلبة، فإذا اتصلوا ستحدث حركة نسبية ويحدث خمول في حالة اصطدام جسمان سيحدث تبادل للطاقة الحركية بشكل كلي فيما بينهم، وسوف يحدث ارتداد لكل في اتجاهات جديدة وكل ما نحن نهتم به هو نقل الحرارة .

اذا تلامس جسمان ولم تتغير درجة حرارتها فأن

الجسمان لهم نفس درجة الحرارة

.

في حالة تواجد نظامان في حالة من التوازن الحراري مع نظام ثالث فسيكونوا جميعا في حالة من التوازن الحراري مع بعضهما البعض، يجب أن نكون أولا على علم بمعنى مصطلح التوازن الحراري [2] .

في حالة حدوث تلامس لنظامان مع بعضهما البعض بدون حدوث أي تدفق لمقدار من الطاقة سواء كان قليل أو كبير بينهما يطلق في هذه الحالة على النظام أنهما في حالة التوازن الحراري مع بعضهما البعض .

بشكل ابسط لذلك الكلام العلمي أن المصطلح هذا يعبر عن أي نظامين يكونان في نفس ذات درجة الحرارة، كما أن التوازن الحراري هو مصطلح لا يمكن تجزأته أو فصله من أي أمر من أمور حياتنا اليومية .

فمثلا سنفترض أنك تملك وعاء به كمية من الحساء الساخن وقمت بوضعه داخل الفريزر، تستطيع أن تستنج ما سوف يحدث لوعاء الحساء وهو أن الحساء سيبدأ في التهدئة والبرود بمرور الوقت .

سيظل الحساء في عملية تبريد إلى أن تصل درجة برودته نفس درجة بروده مُجمدة ومن، الامور التي قد لا تكن على علم بأنها جيدة جداً للتوازن الحراري، العملية الحادثة هنا هي أن الحرارة تقوم بالتدفق من النظام ذا درجة الحرارة الأعلى آلا وهي وعاء الحساء إلى النظام ذَا الدرجة المنخفضة من الحرارة وهو المجمد .

الوقت الذي يحدث فيه التوقف عن تدفق الحرارة هو في حالة وصول النظامان إلى نفس ذات درجة الحرارة، ويطلق على النظامان في هذه الحالة أنهما في توازن حراري سوياً ولن تستمر عملية التدفق حراري بين ذلك النظامين.

وحدات قياس درجة الحرارة هي

• مقياس فهرنهايت .
• مقياس رانكين .
• مقياس كلفن .
• مقياس مئوية .

مقياس فهرنهايت

: شائع الاستخدام

لقياس درجة الحرارة

في الولايات المتحدة وأبرد درجة حرارة به هي الصفر المطلق، أثبت أن الماء يتجمد عند 32 درجة فهرنهايت ويغلي عند 212 درجة فهرنهايت [3].

مقياس رانكين

: مقياس رانكين يوضح المعادلة الصفرية المطلقة الخاصة بمقياس فهرنهايت.

مقياس كلفن

: درجة حرارة كلفن يكمن استخدامه في النطاقات الواسعة مثل المعادلات والحسابات العلمية

مقياس مئوية

: مقياس سيليزيوس هو مقياس درجة مئوية، يقسم 100 درجة بين نقطتي تجميد وغليان التجمد عند 0 والغليان عند 100 درجة مئوية.

انتقال الحرارة بالحمل

تعريف الحمل

: إن الحمل الحراري هو عملية يتم من خلالها نقل الحرارة بواسطة الحركة السائبة الخاصة بالجزيئات المتواجدة داخل كلا من الغازات والسوائل، النقل الأولي للحرارة يكون موقعه بين الجسم والسائل عن طريق التوصيل [4].

لكن يجب أن تعلم أن انتقال الحرارة السائب يمكنه أن يحدث وذلك يعود إلى حركة السائل، كما أن الحمل الحراري عملية يحدث فيها انتقال للحرارة داخل السوائل من خلال الحركة الفعلية الخاصة بالمادة، قد يكون حدوثه بشكل طبيعي أو بشكل قسري

كما أنه منطوي على حدوث نقل كميات من السائل وتكون كبيرة، الطريقة الخاصة بنقل الحرارة من خلال الحمل الحراري

في حالة حدوث تسخين سائل من الاتجاه السفلي ينتج عنه التمدد الحراري .

بالتالي تصبح طبقات السائل السفلية هي التي تتمتع بمقدار عالي من السخونة وأقل كثافة، ومن المعروف أن السوائل الباردة جدا تكون ذات كثافة عالية ونتيجة لوجود الطفو يحدث ارتفاع للجزء ذَا الكثافة الأقل والأكثر سخونة من السائل .

أما بالنسبة للسائل الأكثر برودة واللأعلى في كثافة فسوف يحل محله، وتظل تلك العملية في دورة متتكرره، وتلك هي الطريقة التي تقوم الحرارة بالانتقال بها عن طريق الحمل الحراري.

أنواع الحمل ” أنواع

انتقال الحرارة بالحمل

• الحمل الحراري الطبيعي .
• الحراري الجبري .

الحمل الحراري الطبيعي

: في حالة حدوث الحمل الحراري ناتج عن

قوة الطفو

، حيث تتواجد اختلافات في مقدار الكثافة الناتجة عن الاختلاف في نسب درجات الحرارة يطلق عليه الحمل الحراري الطبيعي/ المثال على الحمل الطبيعي هو رياح المحيطات.

الحمل الجبري

: في حالة استخدام مصادر خارجية كالمضخات والمراوح لإنشاء الحمل الحراري المستحث في ذلك الوقت يحدث هذا النوع، من أمثلته استخدام سخانات المياه لكي نتمكن من عمل تسخين للمياة بشكل فوري بالإضافة إلى استخدام المرواح في الحر.

هناك رابط بين كلاً من الحمل القسري وقانون التبريد لنيوتن

P=DQ\DT=hA(T-T0) تعتمد قيمة معامل انتقال الحرارة h على

• الكثافة .
• السعة الحرارية محددة .
• اللزوجة .
• التوصيل حراري .