24ألف مشاهدات
في تصنيف الكيمياء الصناعية بواسطة

شرح طرق انتقال الحرارة ومسائل عليها

3 إجابة

+1 تصويت
بواسطة
مختارة بواسطة
 
أفضل إجابة

عملية انتقال الحرارة

تتم عملية انتقال الحرارة بكيفيات مختلفة:

(1) التوصيل الحراري 

(2) الحمل الحراري

(3) الإشعاع الحراري

 ويمكن أن تتنقل الحرارة بمجموع هذه الطرق في نفس الوقت

أولاً: التوصيل الحراري

- هو انتقال الحرارة عن طريق تبادل الطاقة الحرارية بين جزيئات الوسط دون انتقال لهذه الجزيئات. 

- فعندما يوجد فرق في درجة الحرارة بين نقطتين في جسم ما , فإن الحرارة تسري من النقطة الساخنة إلى النقطة الباردة حيث أن طاقة الجزيء تتناسب الساخنة إلى النقطة الباردة الأخرى الباردة. 

- فعندما نسخن عمود حديدي من جهة، فالحرارة تنتقل بفعل التوصيل الحراري إلى الجهة إن آلية انتقال الحرارة بواسطة التوصيل الحراري آلية معقدة و تختلف من مادة إلى أخرى . 

- و تصنف المواد بشكل عام ثلاثة اقسام : 

(1) الفلزات : تكون جيدة التوصيل الحراري (مثل : النحاس و الفضة و المعادن بشكل عام) 

(2) المواد العازلة: تكون رديئة التوصيل الحراري (مثل الخشب و الزجاج) 

(3) أشباه الموصلات: و تكون حالة وسط في التوصيل الحراري بين الفلزات و المواد العازلة و تتحسن قدرتها على التوصيل الحراري مع ارتفاع درجة الحرارة , ( مثل الكربون و الجرمانيوم).

و يتم نقل الحرارة فى عملية التوصيل بإحدى طريقتين أو بهما معاً: 

(1) بواسطة الالكترونات االحرة داخل المادة: 

كما فى الفلزات. وعندما تكتسب هذة الالكترونات طاقة حرارية تزداد طاقتها الحركية، وتتحرك إلى المناطق ذات درجات الحرارة الأقل وتتصادم بالألكترونات الموجودة فيها ناقلة إليها جزء من طاقتها الحركية مما يؤدى إلى ارتفاع درجة حرارتها. 

(2) بواسطة الجزيئات المكونة للجسم

اذ تكتسب الجزيئات الموجودة فى الطرف الساخن طاقة حركية مما يزيد من سعات ذبذباتها حول مواقعها، وتتصادم مع جاراتها من الجزيئات التى تكتسب بدورها طاقة تنقلها هى الاخرى إلى جاراتها وهكذا. 

• غالبا المواد ذات التوصيل الحراري الجيد تكون ذات توصيل كهربائي جيد. 

• الجزء الاكبر فى عملية التوصيل الحرارى فى الفلزات يتم بواسطة الالكترونات الحرة. 

• في المواد العازلة التي لا تحتوى على الكترونات حرة فإن التوصيل يتم بواسطة ذبذبة جزيئاتها. 

تختلف درجة عملية التوصيل الحرارى حسب نوع المادة : فتكون في : الجوامد 〉 السوائل  〉 الغازات.

+1 تصويت
بواسطة

ثانياً: الحمل الحراري

- وهو أساس انتقال الحرارة في الموائع, حيث تطفو الاجزاء الساخنة والتى تقل كثافتها إلى الأعلى و الاجزاء الباردة تحل محلها وينتج عن هذه العملية تبادل حراري يُسمى الحمل الحراري. 

- إن انتقال الحرارة بالحمل يقتضي أن تغادر الجزيئات الساخنة أماكنها ناقلة معها الحرارة إلى الجزيئات الباردة, و هي تختلف عن انتقال الحرارة بطريقة التوصيل حيث الجزيئات لا تغادرأماكنها بل تهتز في أماكنها . 

- انتقال الحرارة بالحمل لا يحدث إلا في السوائل و الغازات حيث تكون الجزيئات حرة الحركة.

- يستمر تيار الحمل حتى يصل كل الغاز أو السائل إلى نفس درجة الحرارة.

أنواع الحمل الحراري

(1) الحمل الحر 

- وهو الحمل الذى يعتمد على الاختلاف فى الكثافة.

- فإذا وضعنا إناء به ماءعلى لهب فإن قعر الإناء يسخن , و بالتالي يسخن الماء الملامس له , فيتمدد و تقل كثافته و بذلك يرتفع إلى أعلى و يحل محله ماء بارد( الأكبر كثافة), تتكون داخل الإناء تيارات الحمل. 

(2) الحمل القسرى : 

- وهو يتم بواسطة حمل الجزيئات على الحركة بواسطة قسر الجزيئات على الحركة بواسطة مؤثر خارجى مثل مروحة أو مضخة تفريغ.

- في حالة الاتصال بين سطح ساخن و مائع , فإن الحرارة تنتقل بواسطة ( التوصيل الحراري ) من السطح الصلب إلى المائع خلال الطبقة الملاصقة للسطح , ثم بواسطة( الحمل الحراري) خلال المائع نفسه و هناك جزء ضئيل جدا من الحرارة يمكن اهماله و هو يتم بواسطة (الإشعاع) من السطح الساخن إلى المائع . 

- تعطى كمية الحرارة ΔQ المنتقلة من السطح الصلب إلى السائل خلال فترة زمنية Δt بـ:

 ΔQ = hc .A. ΔT. Δt 

حيث A مساحة السطح ، ΔT الفرق بين درجة حرارة السطح ودرجة حرارة المائع 

hc معامل الحمل الحرارى 

- هو يتضمن التوصيل خلال الطبقة الرقيقة الملاصقة للسطح , كما يتضمن الحمل خلال المائع نفسه على عوامل عدة> 

- يعتمد معامل الحمل الحراري hc على:

١- شكل السطح ( مستو , مقوس , كروي , أوغير ذلك) 

٢- وضع السطح ( أفقي , رأسي , مائل) 

٣- نوع المائع (سائل ,غاز) و خصائصه مثل الكثافة و معامل لزوجته و توصيلته الحرارية , و حرارته النوعية . 

٤- سرعة المائع و نوع الحركة ( طبقي , مضطرب) 

ثالثاً: الاشعاع الحراري

- هي الطريقة التي تنتقل بها الطاقة الحرارية من الشمس إلى الأرض . من كافة الأجسام على الاطلاق . 

- الاشعاع: تعبير يدل على فقد مستمر للطاقة من سطح الجسم , و هو يحدث من كافة الأجسام على الإطلاق

- والطاقة الحرارية هذه تسمى بالطاقة المشعة , أو الإشعاعية و يفقدها الجسم أو إلى حرارة. يشعها بسرعة الضوء , و إذا سقطت على جسم شفاف فإنه سيمتصها و يحولها إلى حرارة

- يعرف معامل الامتصاص: بأنه النسبة بين كمية الحرارة الممتصة إلى كمية الحرارة الساقطة. فعندما يسخن جسم ما يتذبذب جزيئاته ذبذبة سريعة و تنتج عن ذلك انطلاقا لموجات كهرومغناطيسية حاملة معها الحرارة.

إن انتقال الحرارة بالاشعاع لا يحتاج إلى وسط مادي– كما في التوصيل و الحمل – و لذلك فإن خصائص الإشعاع شعاع الحراري هي نفس خصائص الموجات الضوئية التالية: 

خصائص موجات الاشعاع الحراري

(1) تنتقل موجات ( الاشعاع الحراري ) في الفراغ بسرعة الضوء.

(2) إذا سقطت موجات الاشعاع الحراري على جسم فإنه يمتص جزءا منها مكتسا طاقة حرارية. 

(3) ينطبق على موجات الاشعاع الحراري قانونا الانعكاس و الانكسار اللذان ينطبقان على الضوء. 

(4) تخضع موجات الاشعاع الحراري لقانون التربيع العكسي الذي يخضع له الضوء ” شدة تتناسب عكسيا الاشعاع “. شدة الاضاءة(أو الاشعاع) مع مربع المسافة من مصدر الاشعاع . 

(5) تنطبق على موجات اإلشعاع الحراري قوانين االستقطاب والحيود و التداخل كما تنطبق على الاشعة الضوئية . 

(6) تنتقل موجات الاشعاع الحراري وفق خطوط مستقيمة مثل الموجة الضوئية. • 

- تقوم الأجسام المختلفة بامتصاص الاشعة بكميات مختلفة , و لا يوجد جسم يستطيع أن يمتص جميع الاشعة الحرارية الساقطةعليه ؛فالاجسام الغامقة اللون تمتص الحرارة بكمية أكبر من الاجسام الفاتحة اللون , و لذلك فإن الناس في البلاد الحارة يرتدون ملابس بيضاء أو فاتحة اللون , كما يميلون إلى صبغ بيوتهم الالوان البيضاء , و ذلك للتقليل من امتصاص الحرارة الصادرةعن الشمس.

و كذلك نجد أيضا أن ارتفاعا من درجة حرارة الجو الخارجي المحيط بها , و يعود ذلك إلى أن أشعة الشمس ذات الموجات القصيرة تخترق الزجاج و تقوم النباتات بامتصاصها فترتفع درجة حرارتها لتقوم بدورها بإشعاع أشعة حرارية طويلة الموجة (تحت الحمراء) لا تستطيع يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة داخل هذه البيوت الزجاجية . أن تخترق الزجاج لطول موجتها , و بالتالي تصبح أسيرة داخل البيوت المحمية مما آخر ينعكس.

- إذا سقط الإشعاع الحرارى على جسم ما فإن جزءاً من هذا الشعاع ينفذ و جزءا آخر ينعكس أما الباقي فيمتص داخل الجسم مما يكسب جزئيات الجسم طاقة حرارية ينجم عنها ارتفاع فى درجة الحرارة. 

مسائل محلولة على طرق انتقال الحرارة

كتاب أساسيات الحرارية والموائع / انتقال الحرارة

0 تصويتات
بواسطة

اولاً انتقال الحرارة بالاشعاع سهل ومفهوم وهو انتقال الحراره في الفراغ دون الحاجه الى اوساط ماديه مثل انتقال حرارة الشمس الينا على الارض.

تأتي المشكلة في الفرق بين الانتقال بالحمل والتوصيل لانه دائما يحدث خلط بينهما.

الانتقال بالتوصيل يحدث في الاوساط المادية الصلبه او في حالة انتقال الحراره من وسط لآخر وفيه لا يترك الجزئ مكانه حيث بفعل الحراره تزيد حركة الجزئ فينقل تلك الطاقه الى الجزئ المجاور فالذي يليه إلى آخره دون ان يترك الجزئ مكانه.

أما الانتقال بالحمل فغالبا تحدث في السوائل والغازات بحيث عندما تلامس جزيئات الغاز او الماء سطحا ساخنا تنتقل اليها الحراره بالتوصيل كما وضحنا سابقا ان انتقال الحراره من وسط لآخر تكون بالتوصيل لان جزيئات السطح لم تترك مكانها .فتسخن جزيئات الغازِ او السائل فتقل كثافتها فتتحرك وتنتقل لأعلى بفعل قانون الكثافه وتحمل معها الحرارة إلى مكان آخر وهذا ما يسمي نقل الحراره بالحمل وشكراً.


موقع / اسألنى كيمياء
يتيح لك الموقع طرح الأسئلة والإجابة على الأسئلة الاخرى والتعليق عليها ، شارك معلوماتك مع الاخرين .

اسئلة متعلقة


1 إجابة 862 مشاهدات
1 إجابة 4.4ألف مشاهدات
1 إجابة 589 مشاهدات
1 إجابة 388 مشاهدات
1 إجابة 802 مشاهدات
1 إجابة 1.1ألف مشاهدات
1 إجابة 176 مشاهدات
سُئل أبريل 15، 2020 في تصنيف الكيمياء العامة بواسطة مجهول
1 إجابة 1.5ألف مشاهدات
1 إجابة 1.5ألف مشاهدات
1 إجابة 1.5ألف مشاهدات

...