انتقال الطاقة الحرارية والتوازن الحراري
مُقدَّم| English | المعنى |
|---|---|
| heat/hiːt/ | الحرارة |
| thermal equilibrium/ˈθɜːml ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/ | التوازن الحراري |
| conduction/kənˈdʌkʃn/ | التوصيل |
| convection/kənˈvekʃn/ | الحمل الحراري |
| radiation/ˌreɪdɪˈeɪʃn/ | الإشعاع |
القهوة الساخنة تبرد، والمشروبات الباردة تدفأ — كلاهما يلتقي في المنتصف
- اترك قهوة ساخنة ومشروباً بارداً على الطاولة. ستبرد القهوة وتدفأ المشروب.
- كلاهما يتجه نحو نفس درجة حرارة الغرفة ثم يتوقف عن التغير.
- الحرارة تنتقل دائماً من تلقاء نفسها من الحار إلى البارد، والعكس مستحيل.
- عندما تصل كل شيء إلى درجة حرارة واحدة، يتوقف التدفق — التوازن الحراري.
الحرارة تتدفق من الساخن إلى البارد
- الحرارة هي طاقة حرارية تنتقل بسبب فرق درجات الحرارة.
- تنتقل من الجسم الأكثر سخونة إلى الأقل سخونة، بشكل تلقائي.
- كلما كان فرق درجات الحرارة أكبر، كانت سرعة انتقال الحرارة أسرع.
- الحرارة هي طاقة في الانتقال — الجسم لا "يحتوي على حرارة"، بل يحتوي على طاقة داخلية.
الحرارة تغير الحالة
ارفع درجة الحرارة وشاهد الطاقة الحرارية تسرع الجسيمات وتغير حالة المادة.
مُتركاً بمفرده، في أي اتجاه تتدفق الحرارة؟
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
تتدفق الحرارة تلقائياً من الجسم الساخن إلى البارد.
ثلاث طرق ينتقل بها الحرارة
- التوصيل الحراري — عبر التلامس المباشر، حيث تضغط الجسيمات السريعة على جيرانها البطيئة (المعادن ممتازة في ذلك).
- الحمل الحراري — يرتفع السائل الدافئ ويتحرك بشكل دائري، حاملاً معه الطاقة.
- الإشعاع — موجات تحت الحمراء لا تحتاج إلى وسط (وهكذا تسخن الشمس الأرض).
- جميع الطرق الثلاث تنقل الطاقة من الحار إلى البارد.
انتقال الحرارة عبر التلامس المباشر بين المواد يسمى ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
التوصيل ينقل الحرارة بالتلامس؛ المعادن توصل الحرارة بشكل أفضل على وجه الخصوص.
الإشعاع هو الطريقة الوحيدة من طرق انتقال الحرارة الثلاث التي لا تحتاج إلى وسط.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
الإشعاع ينتقل كموجات تحت حمراء عبر الفراغ — وهكذا يسخن الشمس الأرض.
حدد جميع طرق انتقال الحرارة الحقيقية.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
التوصيل والحمل والإشعاع تنقل الحرارة. الجاذبية ليست طريقة لانتقال الحرارة.
الوصول إلى التوازن
- عندما يلمس جسمان بعضهما، تنتقل الحرارة حتى يشاركان درجة حرارة واحدة.
- عند هذه النقطة يكون صافي انتقال الحرارة صفراً — هما في توازن حراري.
- التوازن يعني تساوي درجة الحرارة، وليس تساوي الطاقة.
- تعمل الميزان الحراري عن طريق الوصول إلى التوازن مع أي شيء يقيسه.
يكون جسمان في توازن حراري عندما يكون لديهما نفس:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
درجة حرارة متساوية تعني عدم وجود تدفق حراري صافي — التوازن الحراري.
التوازن الحراري يعني أن الأجسام تصل إلى نفس درجة الحرارة، وليس نفس مقدار الطاقة. يمكن للجسم البارد الكبير أن يحتوي على طاقة داخلية أكبر بكثير من الجسم الصغير الساخن — درجة الحرارة والطاقة الكلية مفاهيم مختلفة.
التوازن الحراري يعني أن الجسمين يمتلكان نفس مقدار الطاقة الداخلية.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
يعني ذلك تساوي درجة الحرارة، وليس تساوي الطاقة — فالجسم الكبير البارد يمكن أن لا يزال يحمل طاقة أكثر.
ملعقة معدنية عند $80\ ^\circ\text{C}$ وضعت في ماء عند $20\ ^\circ\text{C}$.
- تنتقل الحرارة من الملعقة الساخنة إلى الماء الأبرد.
- تبرد الملعقة وتدفأ الماء حتى يستقر كلاهما عند درجة حرارة وسطى بينهما — التوازن.
الحرارة هي طاقة تنتقل تلقائياً من الحار إلى البارد بسبب فرق درجات الحرارة — عن طريق التوصيل أو الحمل أو الإشعاع. تتوقف عندما تصل كل شيء إلى درجة حرارة واحدة: التوازن الحراري، والذي يعني تساوي درجة الحرارة، وليس تساوي الطاقة.