طرق انتقال الطاقة وتطبيقاتها

الطاقة وتطبيقاتها

توجد الطاقة في حياتنا بعدة أشكال؛ ومن أهمها: الطاقة الحرارية التي تعبر عن كيفية حركة الذرات داخل الأجسام، وتعتبر الحرارة من الخواص غير المرئية، لكننا نشعر بها حولنا عند انتقالها من الجسم الذي يحتوي على درجة حرارة عالية إلى الجسم الذي يحتوي على درجة حرارة منخفضة، وذلك لإحداث توازن حراري بينهما، حيث تعرف هذه العملية بالانتقال الحراري، ويلعب الانتقال الحراري دوراً كبيراً في التطبيقات الهندسية؛ مثل: هندسة الميكانيك، وعلم الفيزياء، والتطبيقات التي تعتمد على زيادة انتقال الحرارة بأكبر قدر ممكن، مثل: وحدات التدفئة والمبردات الموجودة في المنازل، وفي التطبيقات التي تعتمد على التخلص من الحرارة في الأجهزة الكهربائية؛ مثل: الحواسيب، والتطبيقات التي تحتاج الاحتفاظ بالطاقة؛ مثل: وحدات تسخين الماء في المنازل.

طرق انتقال الطاقة

التوصيل

التوصيل هو انتقال الطاقة الحرارية من نقطة إلى أخرى في الأجسام الصلبة، وتختلف هذه الأجسام في قابليتها وقدرتها على توصيل الحرارة، من حيث وجود المواد العازلة للحرارة المستخدمة في التطبيقات التي تحتاج لحفظ الحرارة، ووجود المواد التي تعتبر موصلات جيدة للحرارة، وتعتمد آلية انتقال الحرارة بالتوصيل على تحرر الإلكترونات من خلال اكتسابها الطاقة، وانتقالها من ذرة إلى أخرى مجاورة لها، وتظهر هذه الحالة في الموصلات الفلزية، أو من خلال التصادم، حيث يؤدي اكتساب الإلكترونات للحرارة إلى زيادة الذبذبات، والتصادم فيما بينها، وبالتالي تحررها، ويظهر التصادم في المواد غير الموصلة، أو من خلال انتشار الفوتونات.

الحمل

الحمل هو انتقال الطاقة الحرارية عبر الموائع؛ أي الغازات والسوائل، ويسخن الهواء في الغلاف الجوي، فعلى سبيل المثال عندما ترتفع درجة حرارة سطح الأرض بفعل أشعة الشمس يسخن الهواء الموجود فوقه بالحمل، مما يؤدي إلى ارتفاعه إلى الأعلى، وذلك بسبب زيادة حرارته ونقصان كثافته، وحلول الهواء البارد مكانه إلى أن يسخن، وتعتبر طريقة انتقال الطاقة بالحمل المسؤولة عن العديد من الظواهر؛ مثل: حركة الهواء على سطح الأرض، وتيارات الحمل الموجودة في المحيطات، وتتميز هذه الطريقة بأن لها حركات منسقة واتجاهات محددة.

الإشعاع

الإشعاع هي الطريقة التي تصلنا من خلالها حرارة الشمس، وتتميز هذه الطريقة بأنها لا تحتاج إلى وسط لنقل الطاقة الحرارية، وهي تنتقل من خلال الفراغ، حيث إن لجميع الأجسام طاقة حرارية تقوم بإشعاع جزء منها إلى الخارج من خلال إخراج موجات إشعاعية لها ترددات مختلفة، وعند تلاقي الأشعة بالذرات تنتقل الطاقة إلى الذرات وبالتالي نشعر بالحرارة.