المسألة موجودة من حولنا ، في ثلاث ولايات ، صلبة ، سائلة وغازية. ويطلق على تحويل المادة من دولة إلى أخرى كتغير في الحالة يحدث بسبب تبادل الحرارة بين المادة ومحيطها. لذا ، الحرارة هي انتقال الطاقة من نظام إلى آخر ، بسبب الاختلاف في درجة الحرارة ، والذي يحدث بثلاث طرق مختلفة ، وهي التوصيل والحمل الحراري والإشعاع.
غالبًا ما يسيء الناس فهم هذه الأشكال من نقل الحرارة ولكنهم يعتمدون على تفاعل مادي متنوع لنقل الطاقة. لدراسة الفرق بين التوصيل والحمل الحراري والإشعاع ، دعنا نلقي نظرة على المقالة الواردة أدناه.
رسم بياني للمقارنة
| أساس للمقارنة | التوصيل | الحمل الحراري | إشعاع |
|---|---|---|---|
| المعنى | التوصيل هو عملية يتم فيها نقل الحرارة بين الأشياء عن طريق الاتصال المباشر. | يشير الحمل الحراري إلى شكل انتقال الحرارة الذي يحدث فيه انتقال الطاقة داخل السائل. | يلمح الإشعاع إلى الآلية التي تنتقل فيها الحرارة دون أي اتصال مادي بين الكائنات. |
| تركيز | كيف تنتقل الحرارة بين الكائنات في الاتصال المباشر. | كيف تمر الحرارة من خلال السوائل. | كيف تتدفق الحرارة من خلال المساحات الفارغة. |
| سبب | بسبب اختلاف درجة الحرارة. | بسبب اختلاف الكثافة. | يحدث من جميع الأشياء ، في درجة حرارة أكبر من 0 ك. |
| قوعها | يحدث في المواد الصلبة ، من خلال التصادمات الجزيئية. | يحدث في السوائل ، بالتدفق الفعلي للمادة. | يحدث على مسافة ولا يسخن المادة المتداخلة. |
| نقل الحرارة | يستخدم مادة صلبة ساخنة. | يستخدم مادة وسيطة. | يستخدم الموجات الكهرومغناطيسية. |
| سرعة | بطيء | بطيء | بسرعة |
| قانون الانعكاس والانكسار | لا يتبع | لا يتبع | إتبع |
تعريف التوصيل
يمكن فهم التوصيل على أنه العملية ، والتي تمكن من نقل الحرارة مباشرة من خلال هذه المادة ، بسبب الاختلاف في درجة الحرارة ، بين الأجزاء المتجاورة من الجسم. يحدث ذلك عندما تزداد درجة حرارة الجزيئات الموجودة في المادة ، مما يؤدي إلى اهتزاز قوي. تتصادم الجزيئات مع الجزيئات المحيطة ، مما يجعلها تهتز أيضًا ، مما يؤدي إلى نقل الطاقة الحرارية إلى الجزء المجاور من الجسم.
بعبارات بسيطة ، عندما يكون هناك جسمان في اتصال مباشر مع بعضهما البعض ، سيكون هناك انتقال للحرارة من الجسم الأكثر حرارة إلى الأكثر برودة ، والذي يرجع إلى التوصيل. علاوة على ذلك ، فإن الأجسام التي تسمح للحرارة بالسفر بسهولة من خلالها تسمى الموصلات.
تعريف الحمل
في العلوم ، يشير الحمل الحراري إلى شكل نقل الحرارة ، من خلال الحركة الحقيقية للمادة ، والذي يحدث فقط في السوائل. ويشير السائل إلى أي مادة ، تتحرك جزيئاتها بحرية من مكان إلى آخر ، مثل السائل والغازات. يحدث بشكل طبيعي أو بقوة.
الجاذبية تلعب دورًا كبيرًا في الحمل الحراري الطبيعي بحيث عندما يتم تسخين المادة من أسفل ، يؤدي إلى توسيع الجزء الأكثر حرارة. نتيجة للطفو ، ترتفع المادة الأكثر حرارة كلما كانت أقل كثافة ، وتحل محل المادة الأكثر برودة من خلال غرقها في القاع ، بسبب الكثافة العالية ، والتي عندما تتحرك إلى الأعلى ، تستمر العملية. في الحمل الحراري ، على تسخين المادة ، تتفكك الجزيئات وتتحرك.
عندما يتم تنفيذ الحمل بقوة ، يتم إجبار المادة على التحرك صعوداً بأية وسيلة فيزيائية مثل المضخة. على سبيل المثال نظام التدفئة الهواء.
تعريف الإشعاع
تسمى آلية نقل الحرارة التي لا يتطلب فيها أي وسيط الإشعاع. يشير إلى حركة الحرارة في الأمواج ، لأنها لا تحتاج إلى جزيئات للتنقل عبرها. لا يجب أن يكون الكائن في اتصال مباشر مع الآخر لنقل الحرارة. عندما تشعر بالحرارة دون أن تمس الكائن فعليًا ، يكون ذلك بسبب الإشعاع. علاوة على ذلك ، فإن اللون ، والتوجه السطحي ، وما إلى ذلك هي بعض خصائص السطح التي تعتمد عليها الإشعاع بشكل كبير.
في هذه العملية ، تنتقل الطاقة من خلال موجات كهرومغناطيسية تسمى طاقة مشعة. تبعث الأجسام الساخنة عادة الطاقة الحرارية لتبريد المناطق المحيطة بها. الطاقة المشعة قادرة على السفر في الفراغ من مصدره إلى المناطق المحيطة الأكثر برودة. أفضل مثال على الإشعاع هو الطاقة الشمسية التي نحصل عليها من الشمس ، على الرغم من أنها تبعد عنا أميال.
الاختلافات الرئيسية بين التوصيل والحمل والاشعاع
يتم شرح الاختلافات الجوهرية بين التوصيل والحمل الحراري والإشعاع كما يلي:
- التوصيل هو عملية يتم فيها نقل الحرارة بين أجزاء متصلة ، من خلال الاتصال الجسدي المباشر. الحمل هو المبدأ ، حيث تنتقل الحرارة بواسطة التيارات في السائل ، أي السائل أو الغاز. الإشعاع هو آلية نقل الحرارة ، حيث يتم الانتقال من خلال الموجات الكهرومغناطيسية.
- عروض التوصيل ، وكيف يتم نقل الحرارة بين الأشياء في اتصال مباشر ، ولكن الحمل الحراري يعكس كيف تنتقل الحرارة من خلال السوائل والغازات. وفي مقابل ذلك ، يشير الإشعاع إلى كيفية انتقال الحرارة في الأماكن التي لا يوجد بها جزيئات.
- يحدث التوصيل نتيجة الاختلاف في درجة الحرارة ، أي تدفقات الحرارة من منطقة درجة الحرارة العالية إلى منطقة درجة الحرارة المنخفضة. يحدث الحمل الحراري بسبب التباين في الكثافة ، بحيث تنتقل الحرارة من منطقة منخفضة الكثافة إلى منطقة عالية الكثافة. على العكس من ذلك ، كل حرارة إطلاق الجسم ، لديها درجة حرارة أكثر من 0 ك.
- التوصيل يحدث عادة في المواد الصلبة ، من خلال الاصطدام الجزيئي. يحدث الحمل في السوائل بواسطة حركة جزيئية للجزيئات في نفس الاتجاه. في المقابل ، يحدث الإشعاع من خلال فراغ الفضاء ولا يؤدي إلى تسخين الوسط المتداخل.
- يتم نقل الحرارة من خلال المادة الصلبة المسخنة ، في التوصيل ، بينما في الحمل الحراري تنتقل الطاقة الحرارية عن طريق وسط وسيط. على خلاف ذلك ، يستخدم التوزيع الموجات الكهرومغناطيسية لنقل الحرارة.
- سرعة التوصيل والحمل الحراري أبطأ من الإشعاع.
- لا يتبع التوصيل والحمل الحراري قانون الانعكاس والانكسار ، في حين أن الإشعاع يطيع نفسه.
استنتاج
الديناميكا الحرارية هي دراسة نقل الحرارة والتغيرات المرتبطة بها. التوصيل ليس سوى نقل الحرارة من الجزء الأكثر حرارة إلى الجزء الأكثر برودة. الحمل الحراري هو نقل الحرارة من خلال حركة صعودا وهبوطا من السائل. يحدث الإشعاع عندما تنتقل الحرارة عبر الفضاء الفارغ.
