مقارنة بين الطاقة الحرارية ودرجة الحرارة

تُعرف الطاقة الحرارية بأنها أحد أنواع الطاقة المتواجدة بشكل طبيعي في النظام المتوازن، حيث لا يمكن تحويل تلك الطاقة إلى أن نوع آخر من أنواع الطاقة، إلا في حالات وجود اختلاف في مستوى الطاقة الحرارية بين النظام والبيئة المحيطة به، وبذلك لا يخلو النظام من أي تحول بين أشكال الطاقة من أجل إنتاج الطاقة الحرارية، حيث لا توجد أي عملية معينة تحول للطاقة بكفاءة كاملة، وهذا يؤدي إلى إنتاج الطاقة الحرارية في حركة الجزيئات داخل المادة بغض النظر عن الطور الفيزيائي لها.

ما المقصود بدرجة الحرارة

درجة الحرارة هي أحد الأمور الهامة بسبب وجود الحياة والطبيعة، والتي لولا وجودها ما استطاعت كافة الكائنات الحية العيش على الأرض، وعرف الإنسان الحرارة بالفطرة منذ نشأته، ووجد العديد من الطرق من أجل توليدها كإشعال النيران أو استخدام الماء للتبريد والتخلص من الحرارة، وبدأ تطور معرفة الإنسان بالحرارة مع مرور الزمن، وأصبحت في الوقت الحالي هي علم قائم بذاته يؤثر على كافة جوانب الحياة المختلفة، لأنها تلعب دور مهم في التطور التكنولوجي والصناعي.

وهناك العديد من العلوم التي أصبحت متعلقة بالحرارة، ولذلك فأن دراسة الإنسان للحرارة تُعد نوع من أنواع التطور وأشكاله المختلفة، عن طريق التحكم في الطبيعة من أجل صنع الأجهزة الإلكترونية التي تتواجد الآن من حولنا.

الفرق بين درجة الحرارة والطاقة الحرارية

نتج عن التطور التكنولوجي الكبير الذي أصبح متواجد في العصر الحالي ويعتمد على الحرارة بشكل كبير، أن الإنسان أصبح بحاجة مُلحة لوجود نظام يتمكن من خلاله من تحديد الحرارة للتعامل معها بشكل دقيق جدًا، لأن وصف الحرارة بالساخن والبارد والمعتدل أصبح من الأمور الممكنة في ظل التطور التكنولوجي للعلوم، وهذا ما جعل الإنسان يبتكر العديد من المقاييس التي على أساسها يتم تحديد حرارة الأجسام والمحيط من حوله، وعُرفت تلك المقاييس بدرجة الحرارة.

أما الطاقة الحرارية فهي الحرارة نفسها، أي أنه عند توليد الحرارة تولد طاقة حرارية يمكن أن يتم قياسها باستخدام مقاييس الطاقة نفسها، كالجول.

ما المقصود بالحرارة النوعية

من المعروف أن درجة الحرارة تُعبر عن مقدار الحرارة في الأجسام المختلفة، ولكنها تساوي درجة الحرارة بين مادتين أو جسمين مختلفين، وهذا لا يعني بالضرورة أن يحدث تساوي للطاقة الحرارية فيهما، حتى في حالة أخذ كتلتين متساويتين من نفس المادتين، والمثال على ذلك أنه عند تسخين كيلو جرام من الحديد يحتاج إلى نصف الطاقة اللازمة من أجل تسخين 2 كيلو جرام من الحديد، وفي المقابل فإن تسخين كليو جرام من الحديد لا يحتاج إلى نفس الطاقة التي يحتاجها تسخين كيلو جرام من الماء على درجة مئوية واحدة.

والسبب في هذا الاختلاف يُعرف بالحرارة النوعية، أي أن المقصود بها هو مقدار الطاقة الحرارية اللازمة من أجل رفع درجة حرارة جسم ما درجة مئوية واحدة، وهي تختلف باختلاف الأجسام المختلفة، فمثلًا يحتاج رفع درجة حرارة كيلو جرام من الماء من 20 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية وقت أطول مما يحتاجه رفع درجة حرارة كيلو جرام من الحديد من 20 درجة إلى 100 درجة مئوية، وذلك لأن مقدار الطاقة الحرارية التي يجب أن تنتقل إلى الماء أكبر بكثير من التي يجب أن تنتقل إلى الحديد.

طبيعة بناء المادة

والسبب في هذا الاختلاف الكبير هو طبيعة بناء المادة والقدرة المتواجدة بها على توصيل الحرارة بالإضافة إلى عدد من العوامل الأخرى، حيث أنه بسبب الحرارة النوعية للماء يكثر استخدامه في التبريد لقدرته الكبيرة على استيعاب كميات أكبر بكثير من الحرارة من العديد من المواد الأخرى قبل أن يتم تسخينه إلى حرارة مرتفعة.