بكلمات بسيطة ، يمكن تفسير الحرارة من خلال عمل الجزيئات ، والطاقة المنبعثة تخلق حرارة ، أو يتم تحويل الطاقة المنبعثة إلى حرارة.
على سبيل المثال ، عندما يقوم الشخص بتمارين رياضية أو أي نشاط آخر ، ترتفع درجة حرارة الجسم وينتج العرق. أو أثناء الطهي ، عندما يسخن الطعام أو يسخن ، فإنه ببساطة نقل للحرارة من خلال التوصيل أو الحمل الحراري.
السبب وراء انتقال الحرارة علمي ، قد يبدو تسخين الطعام سهلاً ومبتذلاً ، لكن وراءه أسباب علمية.
يمكن أن يكون انتقال الحرارة مباشرًا أو غير مباشر ، وهناك أيضًا العديد من المواد التي يمكن أن تنتقل فيها الحرارة ، وفي بعضها ، لا يمكن نقلها ، على سبيل المثال ، لا تستطيع جميع أنواع البلاستيك التعامل مع الحرارة.
الوجبات السريعة الرئيسية
- يتضمن التوصيل النقل المباشر للحرارة من خلال مادة صلبة ، بينما يعتمد الحمل الحراري على حركة السوائل أو الغازات لنقل الحرارة.
- يحدث التوصيل في المعادن بشكل أسرع من غير المعادن ، بينما يكون الحمل الحراري أكثر كفاءة في السوائل والغازات منه في المواد الصلبة.
- يمكن أن تقلل العوازل من انتقال الحرارة من خلال التوصيل ، في حين أن تقليل الحمل الحراري يتطلب تقليل حركة السوائل أو الغاز.
التوصيل مقابل الحمل الحراري
الفرق بين التوصيل و الحمل الحراري هي أن الحرارة تنتقل مباشرة في التوصيل ، بينما في الحمل الحراري ، تنتقل الحرارة عبر السائل. كلاهما يؤدي إلى انبعاث الحرارة ، ولكن هناك اختلافات في الطريقة.
جدول المقارنة
| معلمات المقارنة | التوصيل | الحمل الحراري |
|---|---|---|
| تعريف | نقل الحرارة بين جسمين من خلال الاتصال المباشر. | نقل الحرارة داخل السائل. |
| حالة المادة | سوليد | سائل أو غاز |
| نقل التيار الكهربائي | يسمح | لا يسمح |
| كثافة الجسيمات | كثافة عالية | كثافة قليلة |
| معدل انتقال الحرارة | بطيء | أسرع |
ما هو التوصيل؟
التوصيل هو عملية نقل الحرارة أو التيار. التوصيل هو نقل الطاقة على شكل حرارة وتيار من ذرة إلى أخرى من خلال الاتصال المباشر.
يمكن أن يحدث أفضل نقل في الحالة الصلبة لأن الذرات معبأة بإحكام ، مما يتيح معدل نقل أسرع ؛ تؤثر كثافة الجزيئات على معدل انتقال الحرارة ، على العكس من ذلك ، تكون السوائل والغازات أقل كفاءة في نقل الحرارة بسبب انخفاض كثافة الجزيئات.
هناك نوعان من التوصيل: توصيل الحرارة وتوصيل الكهرباء.
توصيل الحرارة - عند زيادة درجة الحرارة في الجزيئات ، يتم إنتاج اهتزاز ، وهذا يسبب حرارة في الجزيئات ، ومن ثم يحدث انتقال الحرارة داخل الجزيئات المعبأة بإحكام.
يحدث توصيل الكهرباء بسبب حركة الجسيمات المشحونة عبر أي وسيط. تسبب حركة الجسيمات المشحونة تيارًا تحمله الأيونات أو الإلكترونات المشحونة.
هناك عدة عوامل تؤثر على التوصيل: الاختلاف في درجة الحرارة ، والطول ، ومنطقة المقطع العرضي ، والمواد.
يمكن حساب التوصيل من خلال الصيغة النظرية بعدة طرق ، على سبيل المثال ، من خلال قانون أوم أو فوريير.
ما هو الحمل؟
الحمل الحراري هو نقل الحرارة من خلال الحركة السائبة للجزيئات في أي سائل. يحدث النقل الأولي للحرارة بين الجسم والسائل بسبب التوصيل ، ولكن بعد ذلك ، تخلق الحركة السائبة في جزيئات السائل الحمل الحراري.
تتضمن عملية الحمل الحراري التمدد الحراري. عندما يتم تسخين سائل من أسفل السطح ، يتم تسخين الطبقة السفلية من السائل ، والتي تتمدد حرارياً. كثافة الجزيء مقارنة بالسائل على السطح العلوي.
هناك نوعان من الحمل الحراري: الحمل الحراري الطبيعي والحمل القسري.
الحمل الحراري الطبيعي - نوع من الحمل الحراري يؤدي فيه الاختلاف في درجة الحرارة إلى اختلاف في الكثافات ، حيث تلعب قوة الطفو دورًا رئيسيًا. على سبيل المثال ، رياح المحيطات.
الحمل القسري - نوع من الحمل الحراري تحفز فيه القوى الخارجية الحمل الحراري ، على سبيل المثال ، المراوح ، وسخانات المياه ، والسخانات ، إلخ.
العوامل التي تؤثر على الحمل الحراري هي ؛ متوسط (سائل أو الغاز) ودرجة الحرارة ومصدر يسبب الحرارة. أحد الاختلافات بين التوصيل والحمل الحراري هو أن الحمل الحراري لا يدعم التيار الكهربائي.
لا يمكن حساب الحمل الحراري الطبيعي بسهولة ، ولكن يمكن حساب الحمل القسري نظريًا من خلال الصيغة التي قدمها قانون نيوتن للتبريد. الصيغة هي: -
| P = dQ / dt = hA (T − T0) |
- P = dQ / dt- معدل انتقال الحرارة
- ح - معامل انتقال الحرارة بالحمل الحراري
- أ- مساحة السطح المكشوفة
- T - درجة حرارة الجسم المغمور
- T0 - درجة حرارة السائل الموجود تحت الحمل الحراري
الاختلافات الرئيسية بين التوصيل والحمل الحراري
- انتقال الحرارة في التوصيل بطيء. من ناحية أخرى ، فإن نقل الحرارة في الحمل الحراري سريع.
- يدعم التوصيل التوصيل الكهربائي أيضًا ، لكن الحمل الحراري لا يدعم الكهرباء.
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0375960106013247
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931009000271
لقد بذلت الكثير من الجهد في كتابة منشور المدونة هذا لتقديم قيمة لك. سيكون مفيدًا جدًا بالنسبة لي ، إذا كنت تفكر في مشاركته على وسائل التواصل الاجتماعي أو مع أصدقائك / عائلتك. المشاركة هي ♥ ️
