كيف تنتقل الحرارة ؟

إعداد: Ali Almir
هل تذكر عندما اضطررت إلى الخروج نهارًا في يوم حارٍّ وشعرت بحرارة عالية قادمة من الأسفلت، أو لمست ملعقةً كنت قد نسيتها في إناء الحساء عند تسخينه، أو عندما هب عليك نسيم الريح على شاطئ البحر نهارًا؟ كل هذه مظاهر لانتقال الحرارة، لكن بطرائق مختلفة سنتعرف إليها معًا.
توجد الطاقة الحرارية في كل مكان، إذ لكل مادة طاقة حرارية تنتج من حركة الجزيئات داخلها، وتنتقل من جسم إلى آخر بسبب اختلاف درجات الحرارة، ويكون ذلك عادة من جسم ذي حرارة مرتفعة إلى جسم ذي حرارة منخفضة.
ويحدث ذلك بثلاث طرائق:
عندما نسخِّن الهواء تكتسب جزيئاته طاقةً حراريةً تسمح لها بالتحرك أسرع حاملةً تلك الطاقة معها، فيصعد الهواء الساخن إلى الأعلى بسبب انخفاض كثافته، أما الهواء البارد فينزل إلى الطبقات السفلى بسبب كثافته العالية ليُسخَّن فيرتفع ثانيةً. هذا التبادل يخلق نوعًا من التدفق يسمى التيار الحراري، يحدث هذا النوع من الانتقال في الغازات والسوائل، ويسمى "الانتقال بالحمل".
النوع الثاني من الانتقال يحدث في المواد الصلبة؛ عندما نقوم بتسخين مادة صلبة تنتقل الطاقة الحرارية بين جزيئاتها، ويساعد في ذلك تقارب جزيئات المادة الصلبة من بعضها البعض، وهذا ما يفسر جودة توصيل الحرارة في المواد الصلبة مقارنة بالمواد الغازية أو السائلة، ويسمى "الانتقال بالتوصيل".
أما النوع الثالث فهو انتقال الطاقة الحرارية بسرعة الضوء محمولة على موجات الأشعة تحت الحمراء (جزء من الإشعاع الكهرومغناطيسي)، وعندما تصطدم بجسم معين، إما أن يمتص الجسم هذه الطاقة، وإما أن يعكسها، وهذا ما نسميه "الإشعاع".
فالحرارة القادمة من الأسفلت، تحدث بسبب امتصاص الأسفلت للأشعة تحت الحمراء القادمة من الشمس "الانتقال بالإشعاع"، والملعقة في إناء الحساء الساخن هي "انتقال بالتوصيل"، ونسيم الريح على شاطئ البحر نهارًا هو "حمل حراري".