طرق نقل الحرارة

طرق انتقال الحرارة

انتقال الحرارة هو عبارة عن انتقال الطاقة الحرارية بين الأجسام المختلفة في درجة حرارتها بحيث يتم نقل الحرارة من الكتلة الأسخن إلى الكتلة الأبرد، وعندما تكون درجة حرارة الكتل أو الأجسام مختلفة عن الأشياء التي تُحيط بها فإنّ انتقال الطاقة الحرارية الذي يُسمّى بالتدّفق الحراري أو التبادل الحراري يحدث حتى تصبح درجة حرارة الأجسام واحدة أي حتى يتحقّق التوازن الحراري، وهذا ما يفسّره القانون الثاني للديناميكا الحرارية الذي ينصّ على أنّ انتقال الحرارة يكون من الجسم الأكثر سخونة إلى الجسم الأقلّ سخونة أو البارد، مع العلم أنّ الأجسام القريبة من الطبيعيّ أن يحدث فيما بينها انتقال حراري بحيث لا يُمكن إيقافه نهائياً، ولانتقال الحرارة بين الأجسام ثلاثة طرق أساسية، وهي:

انتقال الحرارة بالتوصيل

عندما نقول أنّ الحرارة انتقلت بين جسمين بالتوصيل فإنّنا نعني أنّه حدث انتقال للطاقة من الجزيئات الأكثر نشاطاً إلى الجزيئات الأقلّ نشاطاً بالنسبة لمادّة معينة نتيجة للتفاعل الفيزيائي والكيميائي بين جزيئاتها سواء بحركة انتقالية عشوائية، أو دورانية، أو اهتزازية، وفي عصرنا الحالي فإنّنا نقيس كمية انتقال الحرارة بدلالة مجموعة من المعادلات الرياضيّة التي تُستخدم لحساب وتحديد قيمة الطاقة المنقولة خلال فترة زمنية واحدة، ومن هنا يُمكننا تعريف معامل التوصيل بأنّه مقدار الحرارة التي تنتقل عبر مساحة معيّنة من الأجسام خلال وحدة زمنية.

انتقال الحرارة بالحمل

انتقال الحرارة عن طريق الحمل يحدث بين سطحين أو جسمين بوجود وسط بينهما، حيث يُمكن تصنيف انتقال الحرارة بالحمل إلى نوعين، الأول يُسمّى الحمل الطبيعي الذي يحدث دون أي تدخل أو تأثير من الإنسان، فمثلاً انتقال الهواء وحمله للحرارة من المكان الحارّ إلى المكان البارد يحدث نتيجة لتغيّر الكثافة التي تُصاحب دائماً التغيرات في درجات الحرارة؛ لأنّ الغازات الساخنة تقلّ كثافتها وترتفع نحو الأعلى حتى يتم استبدالها بالغازات الباردة.

أما النوع الثاني يُسمى الحمل الجبري أو القسري، وهذا النوع من الحمل يتكون عندما يؤثر على الجسم مصدر خارجي، حيث تنتقل جزيئات المائع الذي ينقل الحرارة قسرياً كأن يوجد مجموعة من التيارات المُولّدة باستخدام أجهزة صناعية تعمل على تكوين فرق في مقدار الضغط بين منطقتين متخلفتين في المائع، ممّا يؤدي ذلك الأمر إلى نقل الحرارة بصورة قسرية كما هو الحال في مروحة التبريد داخل الأجهزة الكهربائية.

انتقال الحرارة بالإشعاع

المقصود بانتقال الحرارة بالإشعاع أن يتم استخدام الإشعاعات مثل: أشعة الليزر، أو الأشعة فوق البنفسجية؛ لأنّها تحتوي على كمية كبيرة من الحرارة، فجميع الموجات الكهرومغناطيسيّة على اختلاف أنواعها وأشكالها لها طاقة حرارية تعتمد على ترددها كما في الأشعة تحت الحمراء.