طرق انتقال الحرارة

كثيرٌ من الناس يخلطون بين الحرارة ودرجة الحرارة، فدرجة الحرارة هي المقياس الذي يتمّ اتباعه لقياس مقدار الحرارة، بينما الحرارة هي شكل من أشكال الطاقة، بحيث يرافقها حركة الجزيئات أو الجسيمات التي تكوّن المادة، والطاقة الحراريّة مهمة جداً لحياة الإنسان، فهي المصدر الذي يشعره بالدفء في فصل الشتاء، وهي التي يعتمد عليها في كثير من الصناعات التي تقوم عليها الحضارة الإنسانية، وهي المصدر الذي يعتمد عليه في طهو طعامه الذي هو مصدر غذائه، وهي أيضاً مهمّة لباقي الكائنات الحية على سطح الأرض، فلولا الحرارة لانعدمت الحياة على سطح الأرض.

مصدر الطاقة الحراريّة الرئيسي والمعهود منذ القدم هو الشمس، فالأشعّة القادمة منها تعمل على إمداد سطح الأرض بالحرارة الضرورية لبقاء الكائنات على قيد الحياة، وتمكّن الإنسان من توليد الطاقة الحرارية من خلال:

• التفاعلات الكيميائيّة، وأشهر أمثلتها الاحتراق.
• التفاعلات النوويّة، ومن أشهرها الاندماجات النوويّة الحاصلة في الشمس.
• الإشعاع الكهرومغنطيسي، كذلك الصادر من المواقد الكهرومغناطيسيّة.
• الحركة كالاحتكاك.

والحرارة تنتقل بين الأجسام، بحيث تنتقل من الجسم ذي الحرارة الأعلى (الأسخن) إلى الجسم ذي الحرارة الأقلّ (الأبرد)، ويستمرّ انتقال الحرارة بين الجسمين حتى يصبح الجسمان لهما نفس درجة الحرارة، أي أن يصل الجسمان إلى حالة تسمّى "الاتزان الحراري"، وهذا الانتقال الحاصل من المستحيل التدخّل فيه لإيقافه، لكن يمكن إبطاؤه، وعملية انتقال الحرارة تتم بطرق معينة سنتحدّث عنها في هذا المقال.

طرق انتقال الحرارة ثلاث، وهي:

• التوصيل: ويتمّ انتقال الحرارة بهذه الطريقة من خلال التقاء حدود كلّ من الجسمين، لتنتقل الحرارة من الجسم الأسخن إلى الجسم الأبرد، بحيث يحدث تبادل مباشر للطاقة الحرارية بينهما حتى يتمّ التوصل إلى الاتزان الحراري. وطريقة التوصيل تحدث في الأجسام الصلبة، ومن الأمثلة عليها عملية تسخين قضيب من الحديد من جهة واحدة، فسنلاحظ هنا أنّ الحرارة ستنتقل أيضاً إلى الجهة الأخرى.
• الحمل: وهذه الطريقة تحدث في الأوساط المائعة (السائلة والغازية)، وتعتمد على فرق الكثافة، فالموائع الأبرد هي الأكثر كثافةً والأسخن هي الأقل كثافةً، ففي الغازات مثلاً نجد الغازات الأسخن وذات الكثافة الأقلّ ترتفع إلى أعلى لتهبط محلّها الغازات الأبرد ذات الكثافة الأكبر، ومن ثم تبرد الغازات الساخنة وتزداد كثافتها لتهبط إلى أسفل وترتفع مكانها الغازات الأسخن وذات الكثافة الأقل، وتستمرّ هذه العمليّة مكوّنة تيارات تسمى "تيارات الحمل".
• الإشعاع: ما يميّز طريقة الإشعاع عن غيرها هو عدم حاجتها إلى تماسّ أو تواصل جسمين مع بعض، فالحرارة هنا تنتقل من مصدر تولّدها إلى الوسط المحيط، فهنالك الكثير من الأجسام التي تشعّ طاقة حراريّة بحيث تنتقل الحرارة منها على شكل موجات كهرومغناطيسية إلى الوسط المحيط بها.