بحث عن درجة الحرارة والطاقة الحرارية في الفيزياء، في هذا الموضوع سنتحدث عن بحث عن درجة الحرارة والطاقة الحرارية في الفيزياء، تعتبر الطاقة الجزء المهم في تحريك السيارات علي طول الطريق وايضا تجعل الطائرة تطير الطاقة تعتبر من الأمور المهمة في حياتنا لأنها تمتلك مادة ما بسبب الحركة العشوائية وغير المنظمة، هنا سوف نتحدث عن بحث عن درجة الحرارة والطاقة الحرارية في الفيزياء.
ما هي الطاقة الحرارية؟
الطاقة الحرارية هي في الواقع نوع من الطاقة الحركية التي تمتلكها أجسام مختلفة ، والحرارة في جسم ما هي في الواقع مجرد جزيئات تتحرك بسرعة أكبر.
عندما تقوم بتسخين مقلاة طهي البيض في الصباح ، فإنك تقوم بتسريع جزيئات المقلاة لجعلها ساخنة بدرجة كافية لطهي البيض بالفعل ، ويمكن قول الشيء نفسه بالنسبة لأي شيء آخر يكون ساخنًا أيضًا ، حيث تعمل العديد من السخانات عن طريق تسخينها. الهواء ، مما يجعل جزيئاته تتحرك بشكل أسرع.
تعريف درجة الحرارة
إن درجة الحرارة ما هي إلا تفاعل بين الجسم وحركته مما ينتج عنه ارتفاع أو نقصان في درجة حرارة الجسم. يمكن قياس درجات الحرارة من خلال وحدة درجة مئوية وفهرنهايت وكلفن ، وهناك العديد من الدول العربية والأجنبية التي تستخدم هذه الأنواع لقياس درجات الحرارة.
مكتشف الطاقة الحرارية
تُقاس الطاقة الحرارية بوحدات تسمى الجول بعد مكتشفها جيمس بريسكوت جول ، الرجل الذي اكتشف أن الحرارة هي في الواقع نوع من الطاقة ، كان فيزيائيًا ، ودرس العلاقات بين درجة الحرارة والطاقة ومن خلال اختباراته ، أدرك ذلك ببساطة تحريك الماء ميكانيكيًا يرفع درجة حرارته.
الفرق بين الحرارة والطاقة الحرارية
في حين أن الطاقة الحرارية هي السرعة التي تتحرك بها جسيمات الجسم ، فإن الحرارة هي في الواقع نقل هذه الطاقة من جسم إلى آخر. عندما تشعل الموقد الخاص بك على مقلاة زيت ، يتم نقل الطاقة الحرارية من عنصر الموقد إلى المقلاة ومن المقلاة إلى الزيت بداخلها. يتم نقل بعض الحرارة إلى الهواء حول الموقد أيضًا ، ولهذا السبب يبدو أن المطابخ ترتفع درجة حرارتها كثيرًا عند الطهي.
كيف تعمل الطاقة الحرارية؟
- عندما تفهم مفهوم الطاقة الحرارية والحرارة ، فإنه يسهل كثيرًا فهم كيفية عمل أنظمة التدفئة المتقدمة ، وأيضًا كيف يمكن للمهندسين معرفة أفضل المواد لاستخدامها في الأفران والقنوات ومكونات التدفئة المهمة الأخرى.
- حيث تتكون المادة من جزيئات أو ذرات ، وهذه الجزيئات تتحرك باستمرار (أو تهتز) ، فكلما ارتفعت درجة حرارة المادة تجعل الجزيئات تهتز بشكل أسرع والطاقة الحرارية هي ما نسميه الطاقة التي تأتي من درجة حرارة المادة ، وكلما ارتفعت حرارة المادة ، تهتز جزيئاتها ، وبالتالي تزداد طاقتها الحرارية.
- على سبيل المثال ، يحتوي كوب من الشاي الساخن على طاقة حرارية على شكل طاقة حركية من جزيئاته المهتزة. عندما تصب بعض الحليب في الشاي الساخن ، يتم نقل بعض هذه الطاقة من الشاي الساخن إلى جزيئات الحليب البارد.
- لكن ماذا سيحدث بعد ذلك؟ يصبح كوب الشاي أكثر برودة لأنه فقد الطاقة الحرارية للحليب ، ويتم قياس كمية الطاقة الحرارية في الجسم عن طريق الهاتف المحمول.
كيفية تخزين الطاقة الحرارية
- يمكن تخزين الطاقة الحرارية واستعادتها بشكل فعال عن طريق مبادئ الحرارة الكامنة ، والطريقة الأخرى لتخزين وإطلاق الطاقة الحرارية يمكن القيام بها من خلال مبادئ التفاعل الكيميائي.
- تساعد التفاعلات الكيميائية العكسية التي تحدث بين المواد المتفاعلة العاملة أو المكونات التفاعلية على تخزين وإطلاق الطاقة الحرارية المطلوبة.
- من خلال توفير الطاقة الحرارية للأزواج الكيميائية النهائية ، يمكن كسر الرابطة بين الجزيئات ، ويمكن فصلها إلى مكونات تفاعلية فردية ، مما يسمح في النهاية للمواد بتخزين الطاقة الحرارية.
- من ناحية أخرى ، من خلال إعادة تجميع المكونات التفاعلية الفردية نفسها ، يمكن استعادة الطاقة الحرارية المخزنة بشكل فعال واستخدامها لتلبية الطلب على حمل التدفئة / التبريد.
- تم تطوير معظم أنظمة تخزين الطاقة الحرارية الكيميائية لتطبيقات التدفئة في المباني بدلاً من تطبيقات التبريد ، وقد يكون السبب هو أنه بالنسبة لتطبيقات التدفئة ، تتوفر طاقة حرارية عالية الجودة من الإشعاع الشمسي ، وهو مورد للطاقة المتجددة ويمكن التقاطه بسهولة عن طريق جامعي الطاقة. الطاقة الشمسية لمزيد من الاستخدام.
- وبالمثل ، فإن الجمع بين نظام تخزين الطاقة الحرارية الكيميائية ونظام TES الموسمي طويل الأجل يمكن أن يكون أيضًا وسيلة مفيدة لتقليل انبعاثات الكربون وغازات الاحتباس الحراري والمساهمة في الاستدامة البيئية.
استخدامات الطاقة الحرارية
- تشمل الاستخدامات الإنتاجية للطاقة الحرارية ، على سبيل المثال لا الحصر: الطهي والتجفيف والتدفئة والخبز وتسخين المياه والتبريد والتصنيع. هناك تقنيات جديدة وفعالة تقلل بشكل كبير من كمية الكتلة الحيوية اللازمة للوقود ، وهناك أيضًا تقنيات طاقة حرارية تستخدم الطاقة الشمسية ، وهي أنظف وأكثر استدامة.
- تستخدم صناعات الصلب والحديد الطاقة الحرارية لصنع الفولاذ من خام الحديد عن طريق صهر فحم الكوك أو الحجر الجيري.
- تتطلب مصانع الورق كمية كبيرة من الطاقة الحرارية لتجفيف منتجاتها ، حيث أنها تستخدم الحرارة في أشكال الهواء الساخن والبخار ، والتي يتم إنتاجها من الكهرباء ، والعديد من مصانع الورق تحتوي على التوليد المشترك للحرارة.
- تستخدم مصانع الورق المقوى الطاقة الحرارية لتجفيف منتجاتها وألواح الضغط ، والعديد من مصانع الورق لديها توليد مشترك لاستعادة الحرارة ، ومصيدة بخار تلتقط الطاقة الحرارية وتعيد تدويرها لتحقيق الكفاءة.
- تستخدم الصناعات الغاز الطبيعي والكهرباء والنفط والفحم لإنتاج الطاقة الحرارية المستخدمة في العمليات الصناعية.
الطاقة الشمسية الحرارية
- الطاقة الحرارية الشمسية هي واحدة من أنظف أنواع الطاقة المستدامة والمتجددة على وجه الأرض. يتم جمع الطاقة الحرارية من خلال طريقتين ، التسخين الشمسي السلبي والتدفئة الشمسية النشطة. يتم جمع الطاقة وتخزينها في التدفئة الشمسية السلبية أو يتم جمعها وتوزيعها ميكانيكيًا.
- تُستخدم الطاقة الحرارية الشمسية لزيادة الطاقة الداخلية لعنصر من خلال الإشعاع الشمسي ، والذي يتم نقله بعد ذلك عبر السائل إلى الموقع المطلوب. تستخدم مجمعات الطاقة الشمسية أيضًا لجمع وتخزين الطاقة الحرارية الشمسية ، والتي تُستخدم بعد ذلك لتسخين المياه للاستخدام المنزلي.
- تجمع الألواح الكهروضوئية أيضًا الطاقة الشمسية ، وتُستخدم لتجميع الطاقة الحرارية الشمسية وتحويلها إلى تيار مباشر يمكن استخدامه كطاقة كهربائية.
- يمكن أيضًا تجميع الطاقة الحرارية الشمسية في محطات الطاقة الحرارية واستخدامها لتسخين المياه وإنتاج البخار الذي يتم توجيهه بعد ذلك إلى مصدر واحد لتشغيل التوربينات التي تنتج الكهرباء.
- كما تستخدم الطاقة الحرارية الشمسية لتدفئة حمامات السباحة الخارجية والداخلية ، خاصة خلال فصل الشتاء.
استفد من الطاقة الحرارية الجوفية
- تنتج هذه الطاقة الحرارية ماءً ساخنًا أو بخارًا يمكن استخدامه في العديد من الاستخدامات الصناعية والتجارية. يتم تسخير الطاقة الحرارية الأرضية لتشغيل التوربينات التي تولد الكهرباء وتحول الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية.
- يتم توجيه المياه المسخنة مباشرة عن طريق الطاقة الحرارية البركانية لتدفئة المباني وأحواض السباحة الحرارية ويمكن استخدامها مباشرة لتدفئة المنتجعات الصحية والمرافق العلاجية الأخرى ويمكن استخدامها أيضًا في أحواض السمك.
- يمكن توجيه الطاقة الحرارية التي تنتجها الطاقة الحرارية الأرضية إلى الطهي المحلي ، ويمكن أيضًا استخدامها تجاريًا لتجفيف الفواكه والخضروات والأخشاب.
- تم استخدام الطاقة الحرارية من ذوبان الجليد الحراري على نطاق واسع في الطرق والمرافق الأخرى.
- تعمل المضخات الحرارية الأرضية أيضًا على الطاقة الحرارية لتدفئة المنازل والمحركات ، كما تستخدم الحرارة الجوفية
في نهاية هذا الموضوع تكلمنا علي بحث عن درجة الحرارة والطاقة الحرارية في الفيزياء، وتعرفنا علي كافة المعلومات المتعلقة بالطاقة، وتكلمنا علي اهم أنواع الطاقة الرخيصة التي يتم استخدامها بشكل جيد في مجالات مختلفة، تعتبر الطاقة الشمسية احد اهم مصادر الطاقة الحرارية.