أضع دائرة حول رمز الإجابة الصحيحة : إذا تلامس جسمان مختلفان في درجتي حرارتهما فإن. الإجابة الصحيحة هي : الحرارة تنتقل من الجسم الساخن الى الجسم البارد.
إذا تلامس جسمان مختلفان في درجتي حرارتهما فإن…
في علم الفيزياء، عندما يتلامس جسمان مختلفان في درجتي حرارتهما يحدث انتقال حراري بينهما، مما يؤدي إلى تغييرات في درجة حرارتهما. تُعرف هذه العملية باسم التوصيل الحراري، وهي آلية مهمة لنقل الحرارة في المواد. في هذه المقالة، سنستكشف بمزيد من التفصيل ما يحدث عندما يتلامس جسمان مختلفان في درجتي حرارتهما، بما في ذلك القوانين الأساسية التي تحكم التوصيل الحراري.
قانون التوصيل الحراري فورييه
يصف قانون التوصيل الحراري فورييه معدل انتقال الحرارة بالناقلية الحرارية عبر مادة ما. ينص القانون على ما يلي:
“`
Q = -kA(ΔT/Δx)
“`
حيث:
Q هي معدل انتقال الحرارة (بالواط)
k هي الناقلية الحرارية للمادة (بالواط/متر.كلفن)
A هي مساحة المقطع العرضي للمادة (بالمتر المربع)
ΔT هي فرق درجة الحرارة عبر المادة (بدرجة كلفن)
Δx هو سمك المادة (بالمتر)
المقاومة الحرارية
المقاومة الحرارية هي مقياس لقدرة المادة على مقاومة تدفق الحرارة. تُعطى المقاومة الحرارية بالتعبير التالي:
“`
R = Δx/(kA)
“`
وحيث أن:
R هي المقاومة الحرارية (بالكلفن/واط)
Δx هو سمك المادة (بالمتر)
k هي الناقلية الحرارية للمادة (بالواط/متر.كلفن)
A هي مساحة المقطع العرضي للمادة (بالمتر المربع)
الناقلية الحرارية
الناقلية الحرارية هي مقياس لقدرة المادة على توصيل الحرارة. تعتمد الناقلية الحرارية على خصائص المادة، مثل التركيب الذري والبنية البلورية.
عوامل تؤثر على التوصيل الحراري
هناك العديد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على معدل التوصيل الحراري في مادة ما، منها:
درجة الحرارة: تزداد الناقلية الحرارية للمعادن عمومًا مع زيادة درجة الحرارة.
الشوائب: يمكن أن تؤثر الشوائب الموجودة في المادة على الناقلية الحرارية.
اتجاه البلورة: في المواد البلورية، يمكن أن تكون الناقلية الحرارية مختلفة في اتجاهات مختلفة.
تطبيقات التوصيل الحراري
للتوصيل الحراري تطبيقات واسعة في مجموعة متنوعة من المجالات، بما في ذلك:
تدفئة وتبريد المباني: يستخدم التوصيل الحراري في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) لنقل الحرارة من وإلى المناطق.
إنتاج الطاقة: يستخدم التوصيل الحراري في محطات توليد الطاقة لتحويل الحرارة من الوقود إلى بخار لتشغيل التوربينات.
الطهي: يستخدم التوصيل الحراري في مواقد الطهي لنقل الحرارة من الموقد إلى الطعام.
عندما يتلامس جسمان مختلفان في درجتي حرارتهما يحدث انتقال حراري بينهما، مما يؤدي إلى تغييرات في درجة حرارتهما. يصف قانون التوصيل الحراري فورييه معدل انتقال الحرارة ويعتمد على الناقلية الحرارية والمقاومة الحرارية للمادة. تتأثر الناقلية الحرارية بدرجة الحرارة والشوائب واتجاه البلورة. للتوصيل الحراري تطبيقات واسعة في مجالات مثل التدفئة والتهوية وتكييف الهواء وإنتاج الطاقة والطهي.