الطاقة الحرارية Thermal energy I

الطاقة الحرارية

الطاقة الحرارية شكل معهود من أشكال الطاقة، يتم انتقالها عن طريق التوصيل أو الاشعاع أو الحمل. حيث يتم انتقال الحرارة دائما من الجسم الساخن إلى البارد. يتسبب انتقال الحرارة من جسم إلى جسم إلى رفع درجة حرارته. مثلا إذا كان هناك كوب ساخن ويديك بادرة فان الطاقة الحراري عند الإمساك بالكوب تنتقل له فيصبح الكوب ابرد ويديك هي الساخنة والعكس , عند الإمساك بالكوب وهو بارد وتريد تدفئته فان الطاقة الحرارية تنتقل له ويصبح دافئ

انواع الطاقة الحرارية : أشعة الشمس هي نوع من أنواع الطاقة. كان سيطرة الإنسان الأول على الطاقة الحرارية في إيقاد النار سببا رئيسيا في تطوره الحضاري. وحتى الآن تلعب الطاقة الحرارية دورا هاما يوميا في حياتنا ، فنحن نطهو الطعام بها ، ونولد منها في المحطات الحرارية الطاقة الكهربائية ، كما أننا نستغلها في إدارة المحركات مثل الآلة البخارية ومحرك الاحتراق الداخلي والمحرك النفاث والصواريخ. يمكن تحويل الطاقة الحرارية إلى أي نوع آخر من الطاقة مثل الطاقة الميكانيكية كما في السيارة ، أو طاقة كهربائية كما في محطة الطاقة الكهربائية أو طاقة إشعاعية كما في النار أو في النجوم وغيرها.

دراساتها قديما : لهذا حظيت الطاقة الحرارية منذ القدم بالدراسة ، وصيغت قوانينها خلال القرن التاسع عشر فيما يسمى علم الحركة الحرارية (ترموديناميكا). تقاس الطاقة الحرارية بوحدة سعرة أو بوحدة جول.

العلاقة بين الحرارة ودرجة الحرارة :

في تعبيراتنا الدارجة نسمى الطاقة الحرارية حرارة ونخلط بينها أحيانا بدرجة الحرارة. فمثلا عند تسخين الثلج يكتسب الثلج حرارة في هيئة حرارة انصهار من دون أن ترتفع درجة حرارته. ونرى بالمشاهدة أنه طالما وجد الثلج مع الماء فإن درجة حرارتهما تكون مساوية لدرجة الصفر المئوي ، ويظل الثلج يكتسب حرارة وينصهر إلى ماء من دون أن تتغير درجة حرارة المخلوط. ذلك لأن المحتوي الحراري للثلج يختلف عن المحتوي الحراري للماء ، ونقول أن الطاقة الداخلية لهما مختلفة. وتسمى عملية كهذة ينتقل فيها نظام (قطعة الثلج) إلى طور آخر وهو الماء بأنها تحول طوري.

الانصهار : عندما يسخن الجامد ترتفع درجة حرارته وتكتسب جزيئاته طاقة حركة إلى أن يبلغ نقطة انصهار، عنئذٍ يكون لدى " الجزيئات " ما يكفي من الطاقة للانفصال عن جيرانها فينصهر الجامد ويصبح سائلا

مثال آخر للتحول الطوري هو غليان الماء وتحول الماء من الحالة السائلة إلى بخار (حالة غازية). أيضا هنا نجد أن الماء يطل يغلي عند 100 درجة مئوية ويتحول إلى بخار من دون أن ترتفع درجة حرارة الماء عن 100 درجة مئوية. أثناء تلك العملية يتحول طور الماء إلى طور البخار ، ولا ترتفع درجة حرارة البخار إلى بعد تحول كل الماء تماما إلى بخار. أثناء تحول الماء إلى بخار باكتساب حرارة من التسخين يكتسب الماء حرارة التبخر فيصبح بخارا.

تلك الخواص تنطبق بصفة عامة على أكثر المواد الأخرى مثل الكحول والحديد والنحاس والزئبق وغيرها. كل واحدة منها لها حرارته النوعية و حرارة انصهاره وحرارة تبخيره.

نفرض أن لدينا قطعة من الثلج في درجة حرارة -10 مئوية وقمنا بتسخينها. نجد أن درجة حرارة الثلج تكتسب حرارة بمعدل الحرارة النوعية للثلج فترتفع درجة حرارة الثلج بالتدريج إلى -9 ثم -8 ثم -7 درجة مئوية حتى تصل درجة حرارته إلى الصفر المئوي. عندئذ تثبت درجة الحرارة عند 0 درجة مئوية ويكتسب الثلج حرارة ويتحول رويدا رويدا إلى ماء ، وهو يكتسب أثناء ذلك حرارة الانصهار. وبعد تمام انصهاره إلى ماء واستمرار التسخين تبدأ درجة حرارة الماء المتكون ترتفع من الصفر باكتساب الحرارة النوعية للماء. حتى تصل إلى 100 درجة مئوية فيبدأ الغليان واكتساب الماء حرارة تبخر وتبقى درجة حرارة الماء (والبخار) عند 100 درجة مئوية حتى يتحول كل الماء إلى بخار ، عندئذ مع استمرار التسخين ترتفع درجة حرارة البخار باكتسابه الحرارة النوعية لبخار الماء.

في الغازات نتحدث أحيانا عن طاقة الضغط وطاقة الضغط هذه ما هي إلا طاقة حرارية. فجزيئات الغاز الموجودة في قارورة تتصادم ببعضها البعض بسبب حركتها الحرارية العشوائية

كما تتصادم بجدار القارورة. وينتقل جزء من كمية حركة الجزيئ في كل صدمة إلى جدار القارورة ، وهذا هو الضغط في القارورة ونستطيع قياسه.

التبخر : هو تحول الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية وانطلاقة .

الحرارة الكامنة هي كمية من الحرارة الازمة لتحويل المادة من حالة إلى أخرى لكل واحد كيلو جرام من المادة، وتعتبر من الخصائص المميزة للمادة، (أي من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة أو إلى الحالة الغازية)، وحدة قياسها هي الجول.

الطاقة الحرارية والحياة :

تستمد الأرض الطاقة الحرارية من الشمس. فالشمس هي عماد وجود حياة على الأرض. وتلعب هنا عدة عوامل هامة لنشأة الحياة على الأرض ، من ضمنها بُعد الأرض عن الشمس (نحو 150 مليون كيلومتر) هذا البعد يحدد متوسط درجة الحرارة على الأرض بنحو 14 درجة مئوية على مدار الفصول. فلو كانت الأرض أقرب من ذلك إلى الشمس لتبخرت المياه وغادرت الأرض إلى الفضاء وأصبحت الأرض جافة لا تصلح للحياة مثل الزهراء. ولو ابتعدت الأرض عن الشمس لاتخفضت درجة الحرارة على الأرض وأصبحت أيضا غير صالحة للحياة إذ كل شيء سيتجمد ولا ينشا الإنسان ولا الحيوان.

ويعتمد الإنسان والحيوان والنبات على طاقة حرارة الشمس ، فالنبات يختزن أشعة الشمس في هيئة أخشاب وكربوهيدرات وسكر وبروتين وزيوت وغيرها عن طريق التمثيل الضوئي. وعندما نتغذى من تلك المواد فهي توفر لنا السعرات الحرارية التي تحتاجها أجستمنا لمزاولة نشاطها الحيوي ونشاطها البدني. ويسري ذلك أيضا على الطيور والحيوان.

ولكي يعمل جسم الإنسان ويؤدي نشاطه الحيوي فلا بد من أن تكون درجة حرارة جسمه 37 درجة مئوية. إذا انخفضت قليلا أو ارتفعت قليلا تهددت حياة الإنسان. توجد السعرات الحرارية في الكاربوهيدرات (كالنشا والسكر) ، وفي الدهون والبروتينات.

يولد الجرام الواحد من السكر مثلا في الجسم حرارة تعادل 3,74 سعرة حرارية ، ويولد 1 جرام من الدهون نحو 9,4 سعرات حرارية ، وجرام واحد من النشاء يولد 4,19 سعرات.

مميزاتها 

كونها طاقة نظيفة غير مضرة بالبيئة، ولا تسبب أي تلوث سواء في إستخراجها أو في تحويلها أو إستعمالها.

توفرها بكميات كبيرة جدا وفي مساحات شاسعة ولأغلب بلدان العالم.

قلة تكاليف إنتاج الطاقة بعد التكاليف الأولية لإنتاج المحطة

عيوبها 

رغم كل مميزات الطاقة الحرارية الأرضية، والتي جعلتها في طليعة مصادر الطاقة البديلة المستقبلية. إلا أن هناك بعض عوامل التي تصعب إنتشارها على الأقل في وقتنا الحالي. ومن أهم هذه الأسباب ارتفاع تكلفة إقامة محطات توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الحرارية الأرضية. ويرجع السبب في ذلك إلى صعوبة حفر آبار بأعماق سحيقة ووسط درجات حرارة مرتفعة جدا.

المراجع

https://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%B7%D8%A7%D9%82%D8%A9_%D8%AD%D8%B1%D8%A7%D8%B1%D9%8A%D8%A9

شاركه

عن Unknown

هذا النص هو مثال لنص يمكن ان يستبدل في نفس المساحة ايضا يمكنك زيارة مدونة مدون محترف لمزيد من تحميل قوالب بلوجر.