"ما هي طرق نقل الحرارة؟
تعريف التوصيل الحراري – Conduction:
ما هي العوامل التي تعتمد عليها عملية التوصيل الحراري؟
تعريف الحمل الحراري – Convection:
تعريف الإشعاع الحراري – Radiation:
الفرق بين التوصيل والحمل الحراري والإشعاع الحراري:
ما هي طرق نقل الحرارة؟

 

نقل الحرارة هو الفعل المادي للطاقة الحرارية التي يتم تبادلها بين نظامين عن طريق تبديد الحرارة، تعتبر درجة الحرارة وتدفق الحرارة من المبادئ الأساسية لانتقال الحرارة، يتم تحديد كمية الطاقة الحرارية المتاحة من خلال درجة الحرارة، ويمثل تدفق الحرارة حركة الطاقة الحرارية.

 

على النطاق المجهري، فإنّ الطاقة الحركية للجزيئات هي العلاقة المباشرة بالطاقة الحرارية، مع ارتفاع درجة الحرارة، تزداد الجزيئات في التحريض الحراري الذي يتجلى في الحركة والاهتزازات الخطية، المناطق التي تحتوي على طاقة حركية أعلى تنقل الطاقة إلى مناطق ذات طاقة حركية أقل، ببساطة، يمكن تصنيف نقل الحرارة إلى ثلاثة أنواع: التوصيل الحراري (conduction)، والحمل الحراري (convection)، والإشعاع (radiation).

 

تعريف التوصيل الحراري – Conduction:

 

ينقل التوصيل الحرارة عبر الاصطدام الجزيئي المباشر، منطقة ذات طاقة حركية أكبر ستنقل الطاقة الحرارية إلى منطقة ذات طاقة حركية أقل، سوف تصطدم الجسيمات عالية السرعة بجزيئات السرعة البطيئة، نتيجةً لذلك، ستزداد الجسيمات ذات السرعة البطيئة في الطاقة الحركية، التوصيل هو الشكل الأكثر شيوعًا لانتقال الحرارة ويحدث عن طريق الاتصال المادي الفيزيائي، من الأمثلة على ذلك وضع يدك على نافذة أو وضع المعدن في اللهب المكشوف.

 

ما هي العوامل التي تعتمد عليها عملية التوصيل الحراري؟

 

تعتمد عملية التوصيل الحراري على العوامل التالية: تدرج درجة الحرارة، المقطع العرضي للمادة، طول مسار الحركة، وخصائص المواد الفيزيائية، تدرج درجة الحرارة هو الكمية المادية التي تصف اتجاه ومعدل انتقال الحرارة، سيحدث تدفق درجة الحرارة دائمًا من الأسخن إلى الأبرد أو، كما ذكرنا سابقًا، من طاقة حركية أعلى إلى طاقة حركية أقل، بمجرد أن يكون هناك توازن حراري بين فرقي درجات الحرارة، يتوقف النقل الحراري.

 

يلعب كل من المقطع العرضي ومسار الحركة دورًا مهمًا في عملية التوصيل، كلما زاد حجم الجسم وطوله، زادت الطاقة المطلوبة لتسخينه، وكلما زادت مساحة السطح المكشوفة، يتم فقد المزيد من الحرارة، الأجسام الصغيرة ذات المقاطع العرضية الصغيرة لها حد أدنى من فقدان الحرارة، تحدد الخصائص الفيزيائية المواد التي تنقل الحرارة بشكل أفضل من غيرها، على وجه التحديد، يفرض معامل التوصيل الحراري أنّ المادة المعدنية ستوصل الحرارة بشكل أفضل من القماش عندما يتعلق الأمر بالتوصيل، المعادلة التالية تحسب معدل التوصيل:

 

Q = [k × A × (Thot – Tcold)]/d

 

حيث: (Q) = معدل نقل الحرارة لكل وحدة زمنية؛ (k) = التوصيل الحراري للحاجز؛ (A) = منطقة نقل الحرارة؛ (Thot) = درجة حرارة المنطقة الساخنة؛ (Tcold) = درجة حرارة المنطقة الباردة؛ و(d) = سمك الحاجز.

 

تعريف الحمل الحراري – Convection:

 

عندما يتم تسخين سائل، مثل الهواء أو السائل، ثمّ ينتقل بعيدًا عن "