طرق انتقال الطاقة الحرارية

تعدّ الطاقة الحرارية أحد أشكال الطاقة الأكثر شهرةً بين الناس والتي يعود إليها فضل كبيرٌ في التطوّر الذي نشهده في العصر الحالي على مستوى الطاقة والآلات المتطوّرة والصناعات التي نشهدها في الوقت الحالي، فيتمّ إنتاج معظم أشكال الطاقة التي نشهدها في الوقت الحالي عن طريق الطاقة الحرارية والتي يتمّ إنتاجها عن طريق حرق الوقود الأحفوريّ، ومن ثم تحويلها بطرقٍ مختلفةٍ إلى أشكال الطاقة الأخرى كالطاقة الكهربائيّة في محطات توليد الطاقة الكهربائية التي تعمل على الوقود الأحفوريّ، أو كما في محركات الاحتراق الداخليّ المستخدمة في وسائل النقل المختلفة والعديد من الآلات الأخرى، وفي المصانع أيضاً وغيرها.

طرق انتقال الطاقة الحرارية
يعدّ علم انتقال الطاقة الحرارية أحد العلوم الهامّة جدّاً في العصر الحالي، والذي يتمّ دراسته بأدقّ تفاصيله لزيادة كفاءة الطاقة التي نقوم بنقلها ممّا سيسهم في زيادة كفاءة جميع الآلات الأخرى، وكما أنّ لكل علمٍ أساسياتٍ يرتكز عليها فإنّ علم انتقال الحرارة يعتمد على أساساتٍ معيّنة، وأحد هذه الأساسات وأهمّها هي الطرق التي تنتقل بها هذه الطاقة الحرارية والتي تنقسم إلى ثلاث أقسام كما يلي:

التوصيل
لا بدّ أنّنا جميعاً قد لامسنا شيئاً ساخناً في يومٍ من الأيام وأحسسنا بالحرارة تنتقل إلى يدنا شيئاً فشيئاً كأنّها تزحف في داخلها، أو لامسنا طرف قطعةٍ حديديةٍ للنار كإبريقٍ وأحسسنا فيما بعد بالحرارة في طرف الإبريق البعيد عن النار.

يرجع التفسير في هذا إلى الطريقة الأولى لانتقال الطاقة الحرارية وهي الانتقال بالتوصيل، والتي تنتقل فيها الطاقة الحرارية عبر الأجسام الصلبة من المنطقة الأكثر حرارةً إلى الأقل منها وهكذا حتى تتساوى الطاقة في جميع الجسم فيتوقف انتقالها.

الحمل
أمّا التوصيل في الحمل فهو ما نستطيع من خلالها تفسير انتقال الطاقة الحرارية في الموائع المختلفة (السوائل والغازات)، فتنتقل الطاقة الحرارية من مصدر الحرارة سواء كان هذا المصدر هو اللهب، أو جسماً حديداً صلباً، أو حتى جسم الإنسان الذي يقوم بتبادل الطاقة مع الهواء المحيط به.

عند انتقال الحرارة إلى الجزء الأقرب من مصدر الحرارة تقلّ كثافتها، فالموائع تقل كثافتها بازدياد درجة حرارتها على وجه العموم، وبسبب ذلك يرتفع هذا المائع إلى الأعلى دافعاً جزءاً آخر أقل حرارةً من المائع وأكثر كثافةً إلى الأسفل والذي يسخن بدوره بينما يفقد المائع الذي صعد إلى الأعلى حرارته بالتدريج، فيتبادلون الأماكن مرةً أخرى مكونين ما يعرف بتيارات الحمل، ويمكننا الإحساس بذلك أيضاً في حال وضعنا يدنا فوق اللهب مباشرةً إذ إنّنا سنحسّ بالحرارة تنتقل إلى الأعلى في الهواء نتيجة الحمل.

الإشعاع
أمّا هذه الطريقة فهي الطريقة التي تنتقل بها الطاقة الحراريّة من الشمس إلى الأرض، وهي السبب في شعورنا بحرارة اللهب في حال كنّا بجانبها أو بعيدين عنها، إذ إنّ جميع الأجسام التي تمتلك طاقةً حراريةً تقوم بإصدار موجاتٍ إشعاعيةٍ بترددات مختلفة اعتماداً على درجة حرارتها، فحتى الإنسان يقوم بإصدار هذه الموجات أيضاً وهو ما يسميه البعض بالهالة المحيطة بالإنسان، ويمكن لهذه الأشعة الانتقال عبر الفراغ فلا تحتاج إلى وسطٍ ناقل، وعند اصطدام هذه الأشعّة بالذرات فإنّها تقوم بنقل الطاقة الحرارية إلى هذه الذرات، وهذا هو السبب وراء إحساسنا بحرارة الشمس من على بعد آلاف الأميال.

تعريف الطاقة الحرارية

يتكوّن الكون من شقيّن هما المادّة والطّاقة، ويمكن لأحدها التّحول للآخر، وللطّاقة أنواع عديدة منها الطّاقة الحراريّة؛ وهي كباقي أنواع الطّاقة يمكن تحويلها من شكل إلى آخر، كما ويمكن الحصول عليها من أنواع آخرى من الطّاقة، أو من المادّة، ويجب التّفريق بين درجة الحرارة والطّاقة الحراريّة، فدرجة الحرارة تعتمد على مفهوم الحرارة النوعيّة للمادة، والتي هي كميّة الطاقة الحراريّة التي تحتاجها المادة من أجل رفع درجة حرارتها درجة مئوية واحدة.

فمثلاً عند تسخين مكعّب من الثلج عند درجة حرارة صفر فإنه يكتسب طاقة حراريّة، ولكنّ درجة حرارته تبقى ثابتة؛ ذلك لأنه يستغل هذه الطّاقة في التّحول من حالة إلى أخرى، وليس لرفع درجة حرارته، وبعد تحوله إلى ماء تبدأ حرارته بالارتفاع.

مصادر الطّاقة الحراريّة
هناك مصادر عديدة للطّاقة الحراريّة، أهمها:

الشّمس: من أهم وأكبر مصادر الطّاقة الحراريّة، وهي من أهم العوامل لاستمرار الحياة على كوكب الأرض، ويحظى خطّ الاستواء في منتصف الكرة الأرضيّة بالنّصيب الأكبر من هذه الطّاقة على طول أيام السّنة.
النّفط: يتكّون النفط من مواد عضويّة متحللة قبل ملايين السّنين، وعند احتراقه ينتج عنه طاقّة حراريّة عالية.
الفحم الحجري: وهو عبارة عن صخور سوداء، تتكوّن من الكربون بشكل أساسي، وهي قابلة للاحتراق.
الطّاقة الكهربائيّة: هناك العديد من التطبيقات التي تحوّل الطّاقة الكهبائية إلى حراريّة منها المدافئ الكهربائيّة، والأفران وغيرها، بغضِّ النّظر عن مصدر الطّاقة الكهربائيّة، لذا يمكن أن يكون من النفط، أو من طاقة الرياح، أو الشمس.

استخدامات الطّاقة الحراريّة
تستخدم الطّاقة الحراريّة في العديد من التطبيقات، منها البسيطة، ومنها ما و معقّد، مثل:

صهر المعادن، مثل الحديد، من أجل تصنيعه، وذلك بحرق الفحم الحجري، أو البترول.
تسخين المياه في الحمّام الشّمسي، عن طريق تمرير المياه في أنابيب مياه مطليّة بألوان داكنة؛ لامتصاص الحرارة، ومغلّفة بزجاج عازل؛ لحفظ الحرارة.
توليد الطّاقة الكهربائيّة من خلال ألواح الخلايا الشّمسيّة المصنعة من المواد شبه الموصلة.
تحريك المركبات المختلفة، مثل السيارات، والقطارات، والطائرات، عن طريق الاحتراق الدّاخلي لمشتقّات البترول، واستخدمت قديماً في المّحرّكات ذات الاحتراق الخارجي، وهو ما عرف بالآلة البخاريّة التي كانت تحرّك السفن، والقطارات.
تدفئة المنازل بشكل طبيعي ومباشرعن طريق تصميم البيوت مع نوافذ واسعة تسمح بمرور أشعة الشّمس، أو عن طريق حرق البترول، أو باستخدام الكهرباء.
تنشيط التّفاعلات الكيميائيّة، فهناك العديد من التّفاعلات التي تشترط وجود الحرارة لإتمامها.

ويفكّر العلماء في طرق تمكّنهم من استغلال الطّاقة الحراريّة التي تنتجها الحمم البركانيّة من أجل تدفئة البيوت.

مفهوم الطاقة

الطاقة هي أحد المكوّنات والعناصر الأساسيّة الموجودة في العديد من الأشكال المختلفة في الكون، فتقوم على الطاقة بمختلف أنواعها قوانين الكون والفيزياء وجميع العلوم التي نعرفها وحتى المبادئ الأساسيّة التي عرفها الإنسان منذ القدم بالبديهة دون معرفته بأيّ قوانين في العلوم، والطاقة هي العنصر الأساسي في العصر الحديث، إذ تقوم الابتكارات والاختراعات والتطور التكنولوجي والصناعي الموجود في عصرنا الحالي على الطاقة بأشكالها المختلفة، فلولا الطاقة لما كانت هذه الاختراعات كلها من حولنا ولما استطاع الإنسان التطور بتاتاً.

مفهوم الطاقة
الطاقة هي إحدى الخصائص أو العناصر الموجودة في الكون، فالكون مكونٌ بشكلٍ أساسيٍّ من الأجسام المادية المختلفة التي نراها من حولنا والتي تتكوّن من ذرات كالكواكب والنجوم وما تحتويه الأرض، ومن عنصرٍ آخر وهو الطاقة سواءً كانت الطاقة الضوئية أو الطاقة المظلمة أو غيرها، وهذه الطاقة تؤثر في الأجسام المادية الموجودة بالكون وتفرض القوانين العلميّة الموجودة في الكون من حولنا والتي أصبحت كالمسلّمات بالنسبة لنا، وأمّا إن أردنا إعطاء الطاقة تعريفاً واضحاً يبيّن ماهيّتها ويجمع بين أشكالها المختلفة فهو أمرٌ أشبه بالمستحيل، إذ إنّ الطاقة حتى الآن تتعدى حدود فهم الإنسان، وكما لا يمكننا الجمع بين أشكال الطاقة المختلفة بتعريف واحدٍ فقط، وأمّا أقرب ما يمكننا تعريف الطاقة من خلاله هو قدرة نظامٍ ما على إحداث الشغل.

أشكال الطاقة
تختلف أشكال الطاقة في خصائصها وطرق تأثيرها في الأجسام والأنظمة المختلفة الموجودة في الكون، فتوجد على سبيل المثال الطاقة الكهربائية وهي من أشهر أشكال الطاقة التي يعتمد عليها الإنسان في التطوّر التكنولوجي الذي يعيشه والطاقة الضوئيّة التي تضيء الجوانب المظلمة في الكون، والطاقة الحراريّة والنووية والحركية وطاقة الوضع وغيرها الكثير بحيث تتميز كلُّ واحدةٍ منها بخصائصها الفريدة، ولكن يمكن التحويل بين أشكال الطاقة بطرقٍ مختلفة سواءً باستخدام الآلات أو بشكلٍ طبيعيّ، فعند تسخين قطعةٍ من الثلج على سبيل المثال فإنّنا نعرّضها لطاقةٍ حرارية، وهو ما يؤدي إلى زيادة الذبذبات في جزيئات قطعة الثلج، أي تتحول الطاقة الحرارية إلى طاقةٍ حركيةٍ في قطعة الثلج حتى تصبح كبيرةً، بحيث تتخلص من الروابط الموجودة فيما بين الجزيئات، وتتحرّر لتصبح بالشكل السائل ومن ثمّ الغازي، وكما أنّنا نحوّل من طاقة الوضع إلى الطاقة الحركيّة بإسقاط جسمٍ ما من ارتفاعٍ معين فتتحول بفعل قوة الجاذبية.

وأمّا البحث في أشكال الطاقة المختلفة وكيفيّة التحويل فيما بينها فهو علمٌ معقدٌ جداً وما زال مستمراً في التطور، ولكنّ المبدأ الأساسي لهذا العلم هو أنّ الطاقة لا تفنى ولا تُستحدث من العدم، ولكنّها تتحول من شكلٍ إلى آخر، فالطاقة الموجودة في الكون منذ خلقه هي ذاتها حتى الآن لم تزد أو تنقص، ولكنّ جلّ ما توصل إليه الإنسان هو استغلال أشكال الطاقة في الاختراعات المختلفة وتسخيرها لخدمته، والتحويل بين هذه الأشكال المختلفة من الطاقة فيما يخدم صالحه، كتحويل الإنسان للطاقة الحرارية عند حرق المشتقات النفطيّة إلى طاقة كهربائيّة عن طريق المولد الكهربائي على سبيل المثال.

انتقال فيروس زيكا بين الزوجين خلال7 أيام من الإصابة

أكد الدكتور أحمد حسين، رئيس معهد بحوثا الحشرات، انتقال فيروس زيكا من الزوج المصاب إلى زوجته إذا قام بمعاشرتها خلال 7 أيام من إصابته بالفيروس، محذراً الأشخاص الذين يسافرون دول أمريكا الجنوبية من التعرض للإصابة بالفيروس. وشدد “حسين”، خلال الندوة التى ينظمها معهد أبحاث أمراض العيون تحت عنوان “الوقاية والتحكم فى الأمراض الجديدة والمتجددة”، على أهمية إجراء الفحوصات اللازمة على الأفراد القادمين من الدول التى ينتشر بها الفيروس فى الفترة الحالية سواء رجال أو سيدات، محذراً من تناول الإسبرين أو المضادات الحيوية فى حلة الشعور بأعراض الإصابة. وأشار رئيس معهد بحوث الحشرات إلى أن أى دولة فى العالم معرضة للإصابة بالفيروس، ومن بينها مصر، والتى كان موجودا بها فى فترة من الفترات.