تعريف تيارات الحمل الحراري

يعتبر تيار الحمل الحراري عملية تتضمن حركة الطاقة الحرارية من مكان إلى آخر ، في حركة مستمرة الى ان يتم توزيع الحرارة بين جزيئات السائل بالتساوي ، ومن أمثلة تيارات الحمل الحراري ؛ الشعور بالحرارة عند الاقتراب من النار ، وحركة الماء السريعة عند الغليان.

ويتم تعريف الحمل الحراري في الأرصاد الجوية على أنه حركة الهواء بشكل تصاعدي في الغلاف الجوي ، وهناك العديد من الظروف الجوية التي تحدث نتيجة للحمل الحراري.

تحدث التيارات الحرارية في الغازات والسوائل فقط ، حيث حرية الحركة في الجزيئات ، فتقوم بنقل جزيئات الغازات او السوائل من مكان لآخر ، فتتكون هذه التيارات نتيجة اختلاف كثافة ودرجة حرارة الغاز والسوائل ، والحمل الحراري هو أحد

طرق انتقال الطاقة الحرارية

، بالإضافة إلى التوصيل ، والاشعاع.

لذلك فإن تيار الحمل الحراري يعرف على أنه عملية تسخين مستمرة للغازات ، او السوائل بشكل عام من خلال عملية الحمل الحراري ، التي تؤدي الى تبادل جزيئات الماء الساخن بجزيئات الماء البارد.

كيفية عمل الحمل الحراري

عندما تتمدد السوائل الساخنة ، تتكون تيارات الحمل الحراري ، ويصبح السائل ذو كثافة أقل ، ما يؤدي إلى ارتفاعه عن مصدر الحرارة ، ويحل محله السائل الأكثر برودة ، وتتكرر العملية إلى ان يتم تكوين تيار دائري لا يتوقف الا بتوزيع الحرارة بين جزيئات السائل ، او الغاز بشكل متساوي.

وبالنسبة لمياه البحار والمحيطات فيحدث تيارات الحمل الحراري ، حيث يقوم الحمل الحراري بدفع تيارات المياه المختلفة الاختلاط بالمياه في المحيطات ، ويحدث ذلك من خلال سحب المياه الباردة القطبية من خطوط العرض العليا ، إلى قاع المحيط حيث يتم سحبها إلى أسفل ناحية خط الاستواء مع ارتفاع المياه الدافئة للسطح وحل المياه الباردة محلها ، وبالتالي فإن الماء الدافئ يتم سحبه إلى الشمال ، ويحل محله الماء البارد الذي يُسحب إلى الجنوب ، وبفضل هذه الدورة فإنه يتم توزيع المواد الغذائية القابلة للذوبان ، والحرارة في أنحاء العالم.

وكذلك فإن الحمل الحراري يكون متواجد في الهواء ، حيث يقوم بدفع الهواء في الغلاف الجوي للأرض ، ويحدث هذا عن طريق تسخين الهواء المتواجد قريبا من خط الاستواء بفعل حرارة الشمس ، ما يجعله أقل كثافة فيرتفع إلى اعلى ، وعندما يرتفع الهواء الى اعلى يبرد ، ويكون أقل كثافة من الهواء من حوله ، ما يجعله ينتشر ويهبط ناحية خط الاستواء مرة أخرى ، وتعرف هذه الدورة والخلايا المتحركة من الهواء البارد والدافئ باسم ، خلايا هادلي ، وهي تيارات الحمل الحراري التي تعمل على ظهور الرياح ، كما انها تعمل على تثبيت الغيوم في السماء.

وكما تتواجد تيارات الحمل الحراري في الهواء ، والبحار ، والسوائل ، فإنها كذلك تتواجد في الأرض ، حيث ان الصخور المنصورة ، والمتواجدة في أعماق الأرض تدور عن طريق تيارات الحمل الحراري ، حيث يكون الصخر المنصهر في حالة شبه سائلة ، الى ان يصبح ساخن بدرجة كافية ، وأقل كثافة من حرارة لب الأرض ، يرتفع الصخر المنصهر من قاع وشاح الأرض ، وعندما ترتفع تفقد حرارتها في القشرة الأرضية ، ما يجعلها باردة الى حد ما وأقل كثافة مما كانت عليه ، ثم تهبط إلى لب الأرض مرة أخرى.[3]

أمثلة التيارات الحرارية

هناك العديد من أمثلة التيارات الحرارية في حياتنا اليومية ، ومنها ما يتعلق بالارصاد الجوية ، وحركة الرياح ، كل هذه الأمثلة التي لا نفكر فيها ولا في كيفية حدوثها ، ومنها ما يلي : [2]

غليان الماء ؛ فعندما تنتقل الحرارة من الموقد الى الماء في اناء الطهي ، تعمل على تسخين جزيئات الماء في قاع الاناء ، ما يجعله يرتفع لأعلى ويحل محله الماء البارد على السطح ، وهذا يؤدي إلى ظهور الفقاعات وتيارات الحمل الحراري.
بخار الماء ؛ فالبخار الذي يخرج من كوب شاي دافئ أو كوب من المشروبات الساخنة يدل على تيارات الحمل الحراري وانتقال الحرارة إلى الهواء.
ذوبان الجليد ؛ فعند ترك قطعة من الجليد في الهواء ، تذوب بسبب انتقال الحرارة من الهواء إلى الجليد فتحوله من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة.
فك الأطعمة المجمدة ؛ حيث انه يتم فك تجميد الأطعمة المجمدة تحت الماء الجاري بسرعة أكبر من وضعها في الماء بسبب سرعة انتقال الحرارة في الماء الجاري بفضل تيارات الحمل الحراري.
الحمل الحراري القسري ؛ ويحدث هذا عندما تستخدم مروحة او جهاز شفط ، مثلما يحدث في التدفئة المركزية ، او تكييف الهواء.
سحاب الحمل الحراري ؛ فعندما يشتمل الهواء على نسبة كبيرة من الرطوبة ، يتم حملها إلى السماء من خلال تيارات الحمل الحراري مكونة الغيوم ، وعندما تمتلئ هذه الغيوم بالماء سوف يتساقط في شكل عاصفة رعدية.
خط العاصفة ؛ وهو أحد انواع العواصف الرعدية الحماية يكون مصحوبا بالأمطار ، والرياح الشديدة.
المنطاد الهوائي

؛ حيث ان نظام الموقد في منطاد الهواء الساخن يعمل على تسخين الهواء الذي يؤدي إلى دفع الهواء الساخن إلى أعلى ، ما يتسبب في ارتفاع البالون ، وهذا يحدث بسبب تيارات الحمل الحراري.
تأثير المدخنة ؛ وهو عبارة عن حركة الهواء داخل وخارج مداخن المنازل بسبب الطفو ، والذي يشير إلى اختلاف كثافة الهواء من الداخل ، والخارج ، حيث إن قوة الطفو تزداد نتيجة لارتفاع الهيكل ، والاختلاف بين درجة حرارة الهواء بالداخل والخارج.