تنتقل الحرارة خلال السوائل عن طريق
مقدمة:
الحرارة هي أحد أشكال الطاقة التي تنتقل من جسم ساخن إلى جسم بارد حتى يتوازنان في درجة الحرارة. وينتقل انتقال الحرارة بثلاث طرق: التوصيل الحراري والحمل الحراري والإشعاع الحراري. يحدث الحمل الحراري والتوصيل الحراري فقط في وجود مادة، أما الإشعاع الحراري فيمكن أن يحدث في الفراغ.
طرق انتقال الحرارة في السوائل:
ينتقل انتقال الحرارة في السوائل عن طريق التوصيل الحراري والحمل الحراري.
1. التوصيل الحراري:
التوصيل الحراري هو انتقال الحرارة من جزيء إلى آخر في نفس المادة عن طريق التصادمات بين الجزيئات. فعند تسخين جزء من مادة ما، ترتفع درجة حرارة جزيئات ذلك الجزء وبالتالي تتحرك بشكل أسرع. وعندما تتصادم هذه الجزيئات السريعة مع الجزيئات المجاورة لها، فإنها تنقل إليها جزءًا من طاقتها الحركية وبالتالي ترتفع درجة حرارة تلك الجزيئات أيضًا. وهكذا تنتقل الحرارة من جزء إلى آخر في المادة.
2. الحمل الحراري:
الحمل الحراري هو انتقال الحرارة في السائل أو الغاز عن طريق حركة السائل أو الغاز نفسه. يحدث الحمل الحراري عندما ترتفع درجة حرارة جزء من سائل أو غاز ما، مما يجعل كثافته أقل من كثافة باقي أجزاء السائل أو الغاز. وبالتالي يرتفع الجزء الساخن إلى الأعلى وينخفض الجزء البارد إلى الأسفل، مما يتسبب في انتقال الحرارة من الجزء الساخن إلى الجزء البارد.
3. دور اللزوجة في الحمل الحراري:
اللزوجة هي مقاومة السائل أو الغاز للتدفق. كلما زادت لزوجة السائل أو الغاز، كلما قلت سرعة انتقال الحرارة عن طريق الحمل الحراري. وذلك لأن اللزوجة تقلل من حركة السائل أو الغاز، وبالتالي تقلل من انتقال الحرارة.
4. تأثير الضغط على انتقال الحرارة في السوائل:
يزداد انتقال الحرارة في السوائل مع زيادة الضغط. وذلك لأن الضغط يزيد من كثافة السائل، وبالتالي يزيد من عدد الجزيئات التي تتصادم مع بعضها البعض. وبالتالي تزداد كمية الحرارة المنتقلة عن طريق التوصيل الحراري. كما أن الضغط يزيد من درجة غليان السائل، وبالتالي يقلل من انتقال الحرارة عن طريق التبخر.
5. تأثير درجة الحرارة على انتقال الحرارة في السوائل:
يزداد انتقال الحرارة في السوائل مع زيادة درجة الحرارة. وذلك لأن زيادة درجة الحرارة تزيد من سرعة حركة الجزيئات، وبالتالي تزيد من عدد الجزيئات التي تتصادم مع بعضها البعض. وبالتالي تزداد كمية الحرارة المنتقلة عن طريق التوصيل الحراري. كما أن زيادة درجة الحرارة تزيد من ضغط بخار السائل، وبالتالي تزيد من انتقال الحرارة عن طريق التبخر.
6. تأثير الشوائب على انتقال الحرارة في السوائل:
تقلل الشوائب من انتقال الحرارة في السوائل. وذلك لأن الشوائب تعيق حركة الجزيئات، وبالتالي تقلل من عدد الجزيئات التي تتصادم مع بعضها البعض. وبالتالي تقل كمية الحرارة المنتقلة عن طريق التوصيل الحراري. كما أن الشوائب تزيد من كثافة السائل، وبالتالي تقلل من انتقال الحرارة عن طريق الحمل الحراري.
7. الاستخدامات العملية لانتقال الحرارة في السوائل:
يستخدم انتقال الحرارة في السوائل في العديد من التطبيقات العملية، منها:
تسخين وتبريد المنازل والمباني: يستخدم انتقال الحرارة في السوائل في أنظمة التدفئة والتبريد لتسخين وتبريد المنازل والمباني. في أنظمة التدفئة، يتم تسخين سائل (عادة الماء) في غلاية ثم يتم توزيعه في أنابيب في جميع أنحاء المنزل. وعندما يمر السائل الساخن عبر الأنابيب، فإنه ينقل الحرارة إلى الهواء المحيط به، مما يؤدي إلى تسخين المنزل. وفي أنظمة التبريد، يتم تبريد سائل (عادة الماء) في مكيف هواء ثم يتم توزيعه في أنابيب في جميع أنحاء المنزل. وعندما يمر السائل البارد عبر الأنابيب، فإنه ينقل الحرارة من الهواء المحيط به إلى السائل، مما يؤدي إلى تبريد المنزل.
تسخين المياه: يستخدم انتقال الحرارة في السوائل في سخانات المياه لتسخين المياه المستخدمة في الاستحمام والغسيل والطبخ. في سخانات المياه، يتم تسخين الماء بواسطة غاز طبيعي أو كهرباء. وعندما يتم تسخين الماء، فإنه ينتقل الحرارة إلى الهواء المحيط به، مما يؤدي إلى تسخين الغرفة التي يوجد بها سخان المياه.
تسخين الطعام: يستخدم انتقال الحرارة في السوائل في أفران الطهي لتسخين الطعام. في أفران الطهي، يتم تسخين الطعام عن طريق انتقال الحرارة من الهواء الساخن أو السائل الساخن إلى الطعام، وعندما يتم تسخين الطعام، فإنه ينتقل الحرارة إلى الهواء المحيط به، مما يؤدي إلى تسخين المطبخ.
الخاتمة:
ينتقل انتقال الحرارة في السوائل عن طريق التوصيل الحراري والحمل الحراري. ويعتمد معدل انتقال الحرارة على العديد من العوامل، منها درجة الحرارة والضغط واللزوجة والشوائب الموجودة في السائل. يستخدم انتقال الحرارة في السوائل في العديد من التطبيقات العملية، منها تسخين وتبريد المنازل والمباني وتسخين المياه وتسخين الطعام.