في المقالات السابقة رأينا ما هو الطاقة الحركية و الطاقة الميكانيكية. ذكرنا في هذه المقالات الطاقة الحرارية كجزء من الطاقة التي تؤثر في الجسم المعني وتمتلكه. طاقة حرارية إنها الطاقة التي يمتلكها كل الجسيمات التي يتكون منها الجسم. عندما تتأرجح درجة الحرارة بين الزيادة والنقصان ، يزداد نشاط الجسم. تزداد هذه الطاقة الداخلية مع ارتفاع درجة الحرارة وتنخفض عندما تكون أقل.
سنقوم الآن بتحليل شامل لهذا النوع من الطاقة وإكمال معرفتنا حول الأنواع المختلفة للطاقة الموجودة. هل تريد معرفة المزيد عنها؟ اقرأ وستكتشف ذلك.
خصائص الطاقة الحرارية
إنها الطاقة التي تتدخل في العمليات الحرارية المختلفة التي تحدث عندما تتلامس أجسام ذات درجات حرارة مختلفة. طالما تحافظ الأجسام على الاحتكاك بينها ، ستنتقل هذه الطاقة من جسم إلى آخر. هذا ما يحدث ، على سبيل المثال ، عندما نضع يدنا على سطح. بعد فترة، سيكون السطح درجة حرارة اليد ، لأنه أعطاها إياه.
اكتساب أو فقدان هذه الطاقة الداخلية أثناء العملية يطلق عليه الحرارة. يتم الحصول على الطاقة الحرارية من عدد من الوسائل المختلفة. لذلك ، كل جسم لديه درجة حرارة معينة لديه طاقة داخلية بداخله.
أمثلة على الطاقة الحرارية
دعونا نلقي نظرة فاحصة على مصادر الحصول على الطاقة الحرارية:
- الطبيعة والشمس إنهما مصدران للطاقة يوفران الطاقة الداخلية للأجسام. على سبيل المثال ، عندما تتعرض مكواة لأشعة الشمس بشكل مستمر ، ترتفع درجة حرارتها لأنها تمتص الطاقة الداخلية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن النجم الملوك هو أوضح مثال على الطاقة الحرارية. إنه أكبر مصدر معروف للطاقة الحرارية. تستفيد الحيوانات غير القادرة على تنظيم درجة حرارتها من مصدر الطاقة هذا للقيام بذلك.
- إغل الماء: مع ارتفاع درجة حرارة الماء ، تبدأ الطاقة الحرارية للنظام بأكمله في التكاثر. جاء الوقت الذي تجبر فيه الزيادة في درجة الحرارة في الطاقة الحرارية الماء على تغيير الطور.
- المواقد: الطاقة المنتجة في المداخن تأتي من زيادة الطاقة الحرارية. هنا يتم الحفاظ على احتراق المواد العضوية بحيث يمكن الحفاظ على المنزل دافئًا.
- سخان: يعمل على زيادة درجة حرارة الماء بشكل مشابه للغليان.
- تفاعلات طاردة للحرارة التي تحدث من خلال احتراق بعض الوقود.
- التفاعلات النووية التي تجري من قبل الانشطار النووي. يحدث أيضًا عندما يحدث عن طريق اندماج النواة. عندما تحتوي ذرتان على شحنة متشابهة ، فإنهما تتحدان معًا للحصول على نواة أثقل وأثناء العملية يطلقان كمية كبيرة من الطاقة.
- تأثير الجول يحدث ذلك عندما يقوم موصل بتدوير تيار كهربائي وتتحول الطاقة الحركية التي حولتها الإلكترونات إلى طاقة داخلية نتيجة التصادمات المستمرة.
- قوة الإحتكاك كما أنه يولد طاقة داخلية ، حيث يوجد أيضًا تبادل للطاقة بين جسمين ، سواء كانت عملية فيزيائية أو كيميائية.
كيف يتم إنتاج الطاقة الحرارية؟
علينا أن نفكر أن الطاقة لا تُخلق ولا تُدمر ، بل تتحول فقط. تتولد الطاقة الحرارية بعدة طرق. يتم إنشاؤه بواسطة حركة الذرات وجزيئات المادة مثل شكل من أشكال الطاقة الحركية التي تنتجها الحركات العشوائية. عندما يحتوي النظام على قدر أكبر من الطاقة الحرارية ، تتحرك ذراته بشكل أسرع.
كيف يتم استخدام الطاقة الحرارية؟
يمكن تحويل الطاقة الحرارية بواسطة محرك حراري أو عمل ميكانيكي. من بين الأمثلة الأكثر شيوعًا محرك السيارة أو الطائرة أو القارب. يمكن تسخير الطاقة الحرارية بعدة طرق. دعونا نرى ما هي أهمها:
- في تلك الأماكن التي تحتاج فيها الحرارة. على سبيل المثال ، كالتدفئة في المنزل.
- تحويل الطاقة الميكانيكية. مثال على ذلك محركات الاحتراق في السيارات.
- تحويل الطاقة الكهربائية. يتم إنشاء هذا في محطات الطاقة الحرارية.
قياس الطاقة الداخلية
يتم قياس الطاقة الداخلية وفقًا لـ النظام الدولي للوحدات بالجول (ي). يمكن أيضًا التعبير عنها بالسعرات الحرارية (كالوري) أو السعرات الحرارية (كيلو كالوري). لفهم الطاقة الداخلية جيدًا ، يجب أن نتذكر مبدأ الحفاظ على الطاقة. "الطاقة لا تُخلق ولا تُدمر ، إنها تتحول فقط من واحدة إلى أخرى". هذا يعني أنه على الرغم من أن الطاقة تتغير باستمرار ، فهي دائمًا بنفس المقدار.
الطاقة الحركية التي تحملها السيارة عندما تصطدم بمبنى ما تذهب مباشرة إلى الحائط. ونتيجة لذلك ، تزداد طاقتها الداخلية وتقلل من طاقتها الحركية.
أمثلة على الطاقة الحرارية
الحرارة أو الطاقة الحرارية على سبيل المثال في:
- الحيوانات ذوات الدم الحار. على سبيل المثال ، عندما نشعر بالبرد نعانق الآخرين. شيئًا فشيئًا نشعر بتحسن ، لأنه ينقل الحرارة إلينا.
- على المعدن يتعرض لأشعة الشمس. في الصيف ، على وجه الخصوص ، تحترق.
- عندما نضع مكعب ثلج في كوب من الماء الساخن نلاحظ أنه يذوب بسبب توصيل الحرارة إليه.
- المواقد والمشعات وفي أي مكان آخر نظام التدفئة.
كثرة الارتباك
من الشائع جدًا الخلط بين الطاقة الحرارية والطاقة الحرارية. غالبًا ما تستخدم على نطاق واسع كمرادفات على الرغم من أنها لا علاقة لها بها. تركز الطاقة الحرارية بشكل حصري على انبعاث الحرارة في ظواهر السعرات الحرارية. لذلك فهي تتميز عن الطاقة الحرارية التي هي حرارة فقط.
كمية الحرارة في الجسم هي مقياس الطاقة الحرارية ، بينما تشير الحرارة التي يمكن أن تنبعث من الجسم إلى أن لديه طاقة حرارية أعلى. تعطينا درجة حرارة الجسم الإحساس بالحرارة ويمكن أن تعطينا إشارة تشير إلى كمية الطاقة الحرارية التي يمتلكها. كما قلنا من قبل ، كلما زادت درجة حرارة الجسم ، زادت الطاقة.
يمكن أن تنتقل الحرارة بعدة طرق مختلفة. دعنا نراجعهم واحدًا تلو الآخر:
- إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية.
- القيادة. عندما تنتقل الطاقة من الجسم الأكثر دفئًا إلى الجسم الأكثر برودة ، يحدث التوصيل. إذا كانت الأجساد في نفس درجة الحرارة ، فلا يوجد تبادل للطاقة. حقيقة أن الجسمين يساوي درجة حرارتهما عندما يكونان على اتصال هو مبدأ آخر من مبادئ الفيزياء يسمى التوازن الحراري. على سبيل المثال ، عندما نلمس جسمًا باردًا باليد ، تنتقل الطاقة الحرارية إلى الجسم مسببة الإحساس بالبرودة في أيدينا.
- الحمل الحراري. يحدث هذا عندما تتحول الجزيئات الأكثر سخونة من جانب إلى آخر. يحدث في الطبيعة بشكل مستمر في مهب الريح. تميل أشد الجسيمات سخونة إلى التحرك حيث تكون الكثافة أقل.
الطاقات الأخرى ذات الصلة
ترتبط الطاقة الحرارية بالعديد من أشكال الطاقة الأخرى. هنا لدينا البعض منهم.
الطاقة الشمسية الحرارية
إنه نوع من الطاقة المتجددة التي تتكون من تحويل الطاقة الشمسية إلى حرارة. تُستخدم هذه الطاقة لتسخين المياه لاستخدامات مختلفة مثل الاستخدامات المنزلية أو في المستشفيات. كما أنها تستخدم للتدفئة في أيام الشتاء. المصدر هو الشمس ويتم استقبالها مباشرة.
الطاقة الحرارية الأرضية
الحصول على الطاقة الحرارية يسبب تأثيرًا بيئيًا بسبب لإطلاق ثاني أكسيد الكربون والنفايات المشعة. ومع ذلك ، إذا تم استخدام الطاقة من باطن الأرض. وهي أيضًا نوع من الطاقة المتجددة التي لا تلوث البيئة أو تتسبب في الإضرار بها.
الطاقة الكهربائية والكيميائية
يمكن تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية. على سبيل المثال ، يولد الوقود الأحفوري الكهرباء عن طريق حرقها وإطلاقها. تعطى الطاقة الكهربائية نتيجة فرق الجهد بين نقطتين ويسمح بتوليد تيار كهربائي بين الاثنين عندما يتلامسان مع موصل كهربائي. يمكن أن يكون الموصل معدنًا.
الطاقة الحرارية هي نوع من الطاقة يتم إطلاقها على شكل حرارة نتيجة تلامس الجسم بدرجة حرارة أعلى بآخر ذي درجة حرارة منخفضة ، وكذلك يمكن الحصول عليها بحالات أو وسائل مختلفة كما ذكرنا سابقًا. الطاقة الكيميائية هو الذي لديه رابطة كيميائيةأي أنها طاقة تنتجها التفاعلات الكيميائية فقط.
باستخدام هذه المعلومات ، يمكنك فهم الطاقة الحرارية بشكل أفضل.