تعريف الطاقة الحرارية

يتكوّن الكون من شقيّن هما المادّة والطّاقة، ويمكن لأحدها التّحول للآخر، وللطّاقة أنواع عديدة منها الطّاقة الحراريّة؛ وهي كباقي أنواع الطّاقة يمكن تحويلها من شكل إلى آخر، كما ويمكن الحصول عليها من أنواع آخرى من الطّاقة، أو من المادّة، ويجب التّفريق بين درجة الحرارة والطّاقة الحراريّة، فدرجة الحرارة تعتمد على مفهوم الحرارة النوعيّة للمادة، والتي هي كميّة الطاقة الحراريّة التي تحتاجها المادة من أجل رفع درجة حرارتها درجة مئوية واحدة.

فمثلاً عند تسخين مكعّب من الثلج عند درجة حرارة صفر فإنه يكتسب طاقة حراريّة، ولكنّ درجة حرارته تبقى ثابتة؛ ذلك لأنه يستغل هذه الطّاقة في التّحول من حالة إلى أخرى، وليس لرفع درجة حرارته، وبعد تحوله إلى ماء تبدأ حرارته بالارتفاع.

هناك مصادر عديدة للطّاقة الحراريّة، أهمها:

• الشّمس: من أهم وأكبر مصادر الطّاقة الحراريّة، وهي من أهم العوامل لاستمرار الحياة على كوكب الأرض، ويحظى خطّ الاستواء في منتصف الكرة الأرضيّة بالنّصيب الأكبر من هذه الطّاقة على طول أيام السّنة.
• النّفط: يتكّون النفط من مواد عضويّة متحللة قبل ملايين السّنين، وعند احتراقه ينتج عنه طاقّة حراريّة عالية.
• الفحم الحجري: وهو عبارة عن صخور سوداء، تتكوّن من الكربون بشكل أساسي، وهي قابلة للاحتراق.
• الطّاقة الكهربائيّة: هناك العديد من التطبيقات التي تحوّل الطّاقة الكهبائية إلى حراريّة منها المدافئ الكهربائيّة، والأفران وغيرها، بغضِّ النّظر عن مصدر الطّاقة الكهربائيّة، لذا يمكن أن يكون من النفط، أو من طاقة الرياح، أو الشمس.

تستخدم الطّاقة الحراريّة في العديد من التطبيقات، منها البسيطة، ومنها ما و معقّد، مثل:

• صهر المعادن، مثل الحديد، من أجل تصنيعه، وذلك بحرق الفحم الحجري، أو البترول.
• تسخين المياه في الحمّام الشّمسي، عن طريق تمرير المياه في أنابيب مياه مطليّة بألوان داكنة؛ لامتصاص الحرارة، ومغلّفة بزجاج عازل؛ لحفظ الحرارة.
• توليد الطّاقة الكهربائيّة من خلال ألواح الخلايا الشّمسيّة المصنعة من المواد شبه الموصلة.
• تحريك المركبات المختلفة، مثل السيارات، والقطارات، والطائرات، عن طريق الاحتراق الدّاخلي لمشتقّات البترول، واستخدمت قديماً في المّحرّكات ذات الاحتراق الخارجي، وهو ما عرف بالآلة البخاريّة التي كانت تحرّك السفن، والقطارات.
• تدفئة المنازل بشكل طبيعي ومباشرعن طريق تصميم البيوت مع نوافذ واسعة تسمح بمرور أشعة الشّمس، أو عن طريق حرق البترول، أو باستخدام الكهرباء.
• تنشيط التّفاعلات الكيميائيّة، فهناك العديد من التّفاعلات التي تشترط وجود الحرارة لإتمامها.

ويفكّر العلماء في طرق تمكّنهم من استغلال الطّاقة الحراريّة التي تنتجها الحمم البركانيّة من أجل تدفئة البيوت.