أريد شرح موضوع انتقال الحرارة بالتوصيل والحمل والاشعاع
يتم نقل الحرارة بطرق مختلفة:
(1) التوصيل الحراري
(2) الحمل الحراري
(3) الإشعاع الحراري
يمكن نقل الحرارة بمزيج من هذه الطرق في نفس الوقت
أولا ، التوصيل الحراري
إنه نقل الحرارة من خلال تبادل الطاقة الحرارية بين جزيئات الوسط دون نقل هذه الجزيئات.
عندما يكون هناك اختلاف في درجة الحرارة بين نقطتين في الجسم ، تتدفق الحرارة من النقطة الساخنة إلى النقطة الباردة ، حيث تتناسب طاقة الجزيء مع النقطة الساخنة مع النقطة الباردة الأخرى.
– عندما نقوم بتسخين عمود حديدي على جانب واحد ، تنتقل الحرارة عن طريق التوصيل الحراري إلى الجانب. آلية انتقال الحرارة بالتوصيل الحراري آلية معقدة وتختلف من مادة إلى أخرى.
يتم تصنيف المواد بشكل عام إلى ثلاث فئات:
(1) المعادن: لها موصلية حرارية جيدة (مثل: النحاس والفضة والمعادن بشكل عام)
(2) المواد العازلة: الموصلية الحرارية ضعيفة (مثل الخشب والزجاج)
(3) أشباه الموصلات: لها حالة وسيطة في التوصيل الحراري بين المعادن والمواد العازلة ، وتتحسن الموصلية الحرارية لها مع زيادة درجة الحرارة (مثل الكربون والجرمانيوم).
يتم نقل الحرارة في عملية التوصيل بإحدى طريقتين أو كليهما:
(1) بواسطة الإلكترونات الحرة داخل المادة:
كما في المعادن. عندما تكتسب هذه الإلكترونات طاقة حرارية ، تزداد طاقتها الحركية ، وتنتقل إلى مناطق ذات درجات حرارة منخفضة وتصطدم بالإلكترونات الموجودة فيها ، مما يؤدي إلى نقل جزء من طاقتها الحركية ، مما يؤدي إلى زيادة درجة حرارتها.
(2) بواسطة الجزيئات التي يتألف منها الجسم
حيث تكتسب الجسيمات الموجودة في الطرف الساخن طاقة حركية ، مما يزيد من اتساع اهتزازاتها حول مواقعها ، وتصطدم بالجسيمات المجاورة لها ، والتي بدورها تكتسب الطاقة التي تنقلها أيضًا إلى جيرانها ، وهكذا.
• غالبًا ما تتمتع المواد ذات الموصلية الحرارية الجيدة بموصلية كهربائية جيدة.
• يتم تنفيذ الجزء الأكبر من عملية التوصيل الحراري في المعادن بواسطة الإلكترونات الحرة.
• في المواد العازلة التي لا تحتوي على إلكترونات حرة ، يحدث التوصيل عن طريق تذبذب جزيئاتها.
تختلف درجة التوصيل الحراري حسب نوع المادة: المواد الصلبة والسوائل والغازات.