مسح درجة الحرارة والطاقة الحرارية في الفيزياء. الطاقة تحرك السيارات على الطرق وتجعل الطائرات تطير. كما أنه يسخن غرفنا ويضيء منازلنا. الطاقة ضرورية لجسمنا لينمو ويتحرك. اليوم سنتعرف على نوع مهم من الطاقة. وهي طاقة حرارية.
مقدمة في درجة الحرارة والطاقة الحرارية في الفيزياء
الطاقة الحرارية موجودة في كل مكان حولنا وهي ناتجة عن الحركة العشوائية وغير المنتظمة للذرات أو جزيئات المادة، والإشعاع الحراري هو تحويل الطاقة من طاقة حرارية إلى طاقة مشعة عن طريق انبعاث الإشعاع.
أنظر أيضا: بحوث التوازن الكيميائي والديناميكي في الفيزياء
ما هي الطاقة الحرارية؟
الطاقة الحرارية هي في الواقع نوع من الطاقة الحركية التي تمتلكها أجسام مختلفة، والحرارة في جسم ما هي في الواقع مجرد جزيئات تتحرك بشكل أسرع.
عندما تقوم بتسخين مقلاة من البيض في الصباح، فإنك تقوم بتسريع الجزيئات الموجودة في المقلاة لجعلها ساخنة بدرجة كافية لطهي البيض بالفعل، ويمكن قول الشيء نفسه بالنسبة لأي شيء آخر يتم تسخينه أيضًا، لأن معظم السخانات تعمل عن طريق التسخين. هواء. مما يجعل جزيئاته تتحرك بشكل أسرع.
تحديد درجة الحرارة
درجة الحرارة ليست سوى تفاعل الجسم وحركته التي تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الجسم أو انخفاضها. يمكن قياس درجة الحرارة بالدرجات المئوية والفهرنهايت والكلفن، وهناك العديد من الدول العربية والأجنبية التي تستخدم هذه الأنواع لقياس درجة الحرارة.
مكتشف الطاقة الحرارية
تُقاس الطاقة الحرارية بوحدات تسمى الجول بعد مخترعها جيمس بريسكوت جول، الرجل الذي اكتشف أن الحرارة هي في الواقع شكل من أشكال الطاقة، كان فيزيائيًا ودرس العلاقة بين درجة الحرارة والطاقة ومن خلال تجاربه أدرك أن مجرد تحريك الماء ميكانيكيا سوف تزيد من درجة حرارتها.
الفرق بين الحرارة والطاقة الحرارية
على الرغم من أن الطاقة الحرارية هي سرعة حركة الجسيمات في جسم ما، فإن الحرارة هي في الواقع نقل هذه الطاقة من جسم إلى آخر. عندما تشعل الموقد في مقلاة بالزيت، تنتقل الطاقة الحرارية من عنصر الموقد إلى المقلاة ومن المقلاة إلى الزيت بداخلها. يتم أيضًا نقل بعض الحرارة إلى الهواء المحيط بالموقد، مما يجعل المطابخ تبدو أكثر سخونة عند الطهي.
كيف تعمل الطاقة الحرارية؟
- عندما تفهم مفهوم الطاقة الحرارية والحرارة، فإنه يسهل عليك فهم كيفية عمل أنظمة التدفئة المتقدمة، ويمكن للمهندسين معرفة أفضل المواد لاستخدامها في الأفران والقنوات ومكونات التدفئة الهامة الأخرى.
- حيث تتكون المادة من جزيئات أو ذرات وتتحرك هذه الجزيئات باستمرار (أو تهتز) لأن ارتفاع درجة حرارة المادة يجعل الجزيئات تهتز بشكل أسرع وتسمى الطاقة الحرارية الطاقة التي تأتي من درجة حرارة المادة والأعلى هي كلما زادت حرارة المادة كلما اهتزت جزيئاتها، وبالتالي تزداد طاقتها الحرارية.
- على سبيل المثال، يحتوي كوب من الشاي الساخن على طاقة حرارية على شكل طاقة حركية من جزيئاته المهتزة. عندما تصب الحليب في الشاي الساخن، يتم نقل بعض هذه الطاقة من الشاي الساخن إلى جزيئات الحليب البارد.
- لكن ماذا سيحدث بعد ذلك؟ يصبح كوب الشاي أكثر برودة لأنه فقد الطاقة الحرارية للحليب، ويتم قياس كمية الطاقة الحرارية للجسم بواسطة الهاتف المحمول.
أنظر أيضا: مسح كامل للاحتكاك والحركة في الفيزياء
كيف تخزن الطاقة الحرارية؟
- يمكن تخزين الطاقة الحرارية واستعادتها بشكل فعال من خلال مبادئ الحرارة الكامنة، والطريقة الأخرى لتخزين وإطلاق الطاقة الحرارية يمكن القيام بها من خلال مبادئ التفاعل الكيميائي.
- تساعد التفاعلات الكيميائية العكسية التي تحدث بين المواد المتفاعلة العاملة أو المكونات التفاعلية على تخزين وإطلاق الطاقة الحرارية المطلوبة.
- من خلال نقل الطاقة الحرارية إلى الأزواج الكيميائية النهائية، يمكن كسر الرابطة بين الجزيئات، ويمكن فصلها إلى مكونات تفاعلية فردية، مما يسمح في النهاية للمواد بالاحتفاظ بالطاقة الحرارية.
- من ناحية أخرى، من خلال إعادة تجميع المكونات التفاعلية الفردية، يمكن استعادة الطاقة الحرارية المخزنة بكفاءة واستخدامها لتلبية طلب حمل التدفئة / التبريد.
- تم تطوير معظم أنظمة تخزين الطاقة الحرارية الكيميائية لتدفئة المباني بدلاً من تطبيقات التبريد، وقد يكون السبب أن الطاقة الحرارية عالية الجودة للتدفئة متوفرة من الإشعاع الشمسي، وهو مصدر للطاقة المتجددة ويمكن التقاطه بسهولة عن طريق الطاقة. جامعي الطاقة الشمسية لمزيد من الاستخدام.
- وبالمثل، فإن الجمع بين نظام تخزين الطاقة الحرارية الكيميائية ونظام TES الموسمي طويل الأجل يمكن أن يكون أيضًا وسيلة مفيدة لتقليل انبعاثات الكربون وغازات الاحتباس الحراري والمساهمة في الاستدامة البيئية.
استخدام الطاقة الحرارية
- يشمل الاستخدام الفعال للطاقة الحرارية، على سبيل المثال لا الحصر: وكذلك تقنيات الطاقة الحرارية التي تستخدم الطاقة الشمسية، والتي تعتبر أنظف وأكثر استدامة.
- تستخدم صناعة الصلب والحديد الطاقة الحرارية لصنع الفولاذ من خام الحديد عن طريق صهر فحم الكوك أو الجير.
- تتطلب مصانع الورق كميات كبيرة من الطاقة الحرارية لتجفيف منتجاتها لأنها تستخدم الحرارة في شكل هواء ساخن وبخار ناتج عن الكهرباء، وتحتوي العديد من مصانع الورق على التوليد المشترك للطاقة لاستعادة الحرارة.
- تستخدم مصانع الورق الطاقة الحرارية لتجفيف منتجاتها وأوراق الضغط، والعديد من مصانع الورق لديها توليد مشترك لاستعادة الحرارة، ومصيدة البخار تلتقط الطاقة الحرارية وتعيد تدويرها لتحقيق الكفاءة.
- تستخدم الصناعات الغاز الطبيعي والكهرباء والنفط والفحم لتوليد الطاقة الحرارية المستخدمة في العمليات الصناعية.
الطاقة الشمسية الحرارية
- الطاقة الحرارية الشمسية هي واحدة من أنظف أشكال الطاقة المستدامة والمتجددة على وجه الأرض. يتم جمع الطاقة الحرارية بطريقتين: التسخين الشمسي السلبي والتدفئة الشمسية النشطة. يتم جمع الطاقة وتخزينها في التدفئة الشمسية السلبية، أو يتم جمعها وتوزيعها ميكانيكيًا ؛
- تُستخدم الطاقة الحرارية الشمسية لزيادة الطاقة الداخلية للعنصر عن طريق الإشعاع الشمسي، والذي يتم نقله بعد ذلك بواسطة السوائل إلى الموقع المطلوب. تُستخدم مجمعات الطاقة الشمسية أيضًا لجمع وتخزين الطاقة الحرارية الشمسية، والتي تُستخدم بعد ذلك لتسخين المياه. استخدام محلي.
- تقوم الألواح الكهروضوئية أيضًا بتجميع الطاقة الشمسية وتستخدم لحصاد الطاقة الحرارية الشمسية وتحويلها إلى تيار مباشر يمكن استخدامه كطاقة كهربائية.
- يمكن أيضًا جمع الطاقة الحرارية الشمسية في محطات الطاقة الحرارية واستخدامها لتسخين المياه وإنتاج البخار، والذي يتم توجيهه بعد ذلك إلى مصدر واحد لتشغيل التوربينات التي تولد الكهرباء.
- كما تستخدم الطاقة الحرارية الشمسية لتدفئة حمامات السباحة الخارجية والداخلية، خاصة في فصل الشتاء.
استفد من الطاقة الحرارية الجوفية
- تنتج هذه الطاقة الحرارية ماءً ساخنًا أو بخارًا يمكن استخدامه في العديد من الأغراض الصناعية والتجارية. تُستخدم الطاقة الحرارية الأرضية لتشغيل التوربينات التي تولد الكهرباء وتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية.
- تُستخدم المياه التي يتم تسخينها مباشرةً بواسطة الطاقة الحرارية البركانية لتدفئة المباني والمسابح الحرارية، ويمكن استخدامها مباشرةً لتدفئة المنتجعات الصحية والمرافق العلاجية الأخرى، ويمكن أيضًا استخدامها في أحواض السمك.
- يمكن استخدام الطاقة الحرارية التي تنتجها الطاقة الحرارية الأرضية للطبخ المحلي ويمكن أيضًا استخدامها تجاريًا لتجفيف الفواكه والخضروات والأخشاب.
- تم استخدام الطاقة الحرارية من ذوبان الجليد الحراري على نطاق واسع في الطرق والمرافق الأخرى.
- تستخدم المضخات الحرارية الأرضية أيضًا الطاقة الحرارية لتدفئة المنازل والمحركات، كما تستخدم الحرارة الجوفية لبسترة الحليب.
انظر أيضًا: وصف أبحاث الفيزياء الثانوية للحركة الدورانية
استنتاج البحث عن درجة الحرارة والطاقة الحرارية في الفيزياء
في نهاية رحلتنا حول درجة الحرارة والطاقة الحرارية في الفيزياء، نلاحظ أن الطاقة الحرارية من أهم أنواع الطاقة الرخيصة التي يجب استخدامها بشكل جيد في مختلف مجالات الحياة، والطاقة الشمسية واحدة. من أهم مصادر الطاقة الحرارية.