كيف يتم نقل الحرارة بالحمل الحراري: حقائق حاسمة

نحن نعلم الأنواع الثلاثة لانتقال الحرارة. في هذا المنشور ، سنرى عملية كيفية نقل الحرارة بالحمل الحراري.

عندما نقوم بتسخين سائل ، تسخن الطبقة السفلية وتتوسع وتتحرك لأعلى لتحل محل الطبقة الأكثر برودة. الطبقات الأكثر دفئًا أقل كثافة مقارنةً بالطبقات الأكثر برودة. يحدث تغيير الطبقات بسبب الطفو. بهذه الطريقة ، يمكننا معرفة كيف ينقل الحمل الحراري أفقيًا الحرارة.

الآن دعنا نعرف كيف تفعل الحمل الحراري ينقل الحرارة في موارد أخرى.

كيف هي الحرارة نقل بالحمل وأوضح بمساعدة رسم تخطيطي

من خلال مراقبة الرسم البياني أدناه ، يمكننا أن نفهم كيف ينقل الحمل الحراري بالتفصيل.

ضع في اعتبارك قدرًا به سائل مغلي. في البداية ، عندما يكون مصدر الحرارة متصلاً به ، تخلق الطاقة الحركية حركة اهتزازية تجعله يتحرك.

الصورة الائتمان: صور Pixabay المجانية

تسخن طبقة السائل بالقرب من سطح الإناء أولاً ، وتكتسب الطاقة وتتحرك لأعلى. تحتوي هذه الجزيئات على الكثير من الطاقة وهي أقل كثافة.

كيف يتم نقل الحرارة بالحمل الحراري
الصورة: تبادل الطبقات

الطبقة التي تتحرك لأعلى تدفع الطبقات الباردة إلى الأسفل. هذه الطبقات الباردة بعيدة عن سطح القدر وتكون أكثر كثافة.

الصورة: حركة الطبقات الباردة والساخنة في وعاء الغليان

في هذه العملية ، يتم إنتاج تيارات الحمل بالاقتران مع مبدأ الطفو ؛ هم مسؤولون عن تبادل الطبقات.

كيف يتم نقل الحرارة بالحمل الحراري
صورة: التيارات الحرارية تساعد في الحركة

تتكرر الدورة حتى يكون هناك توازن في درجة الحرارة.

إنها الطريقة التي تحدث بها عملية الحمل الحراري بالمثل في الغازات.

كيف ينقل الحمل الحراري الحرارة في الوشاح

تساعد طريقة الحمل الحراري في الحفاظ على درجة حرارة الصهارة في لب الأرض والتي تسمى الوشاح.

يبدأ الوشاح الموجود في قلب الأرض بالتسخين بسبب بعض العوامل. تتحرك الطبقات ذات درجة حرارة أقل من الطبقة الأكثر احتراقًا أدناه. تحدث هذه العملية بسبب مبدأ الطفو. نتيجة لهذه الظاهرة ، يتم إنتاج تيارات الحمل ، ويتحرك الوشاح في المسار الأفقي ، وهو قريب جدًا من سطح الأرض.

بهذه الطريقة ، تنتقل الحرارة بالحمل الحراري في الوشاح.

كيف يتم نقل الحرارة بالحمل الحراري

الحمل الحراري ، بشكل عام ، هو نقل جزيئات الحرارة في مناطق مختلفة تختلف في درجات الحرارة. هنا ، دعونا نرى كيف يحدث الحمل الحراري في الهواء.

يتم تسخين الجسيمات الموجودة على الطبقة السطحية وتنتقل إلى الطبقة العليا من الغلاف الجوي ، وتبديل المواضع مع طبقات أعلى كثافة. تستمر العملية وتنتج تيارات مسؤولة عن الحفاظ على توازن درجة الحرارة.

بهذه الطريقة ، يمكن رؤية الحمل في الهواء أو الغاز.

العوامل المؤثرة على انتقال الحرارة بالحمل الحراري

العوامل الحيوية التي تؤثر على النقل الحراري لجزيئات الحرارة من مكون إلى آخر هي كما يلي ،

  • سرعة المواد السائلة والغازية.
  • طبيعة لزوجة السوائل (عالية أو منخفضة).
  • معدل التدفق الحراري للانتقال.
  • خشونة السطح.
  • يعتمد أيضًا على ما إذا كان التدفق في مرحلة واحدة أو مرحلتين.

هذه بعض العناصر الأساسية التي تؤثر على الحمل الحراري.

مبادئ انتقال الحرارة بالحمل الحراري

العملية الأساسية الأولية التي يتبعها الحمل الحراري مذكورة أدناه ؛

  • تحدث هذه العملية عندما تُسحب جزيئات الحرارة من الجسم عبر الهواء.
  • إذا كانت المناطق المحيطة أكثر برودة نسبيًا من الجسم ، فهناك احتمال أن يمتص الهواء جزيئات الحرارة ويتحرك لأعلى.
  • وتستمر الدورة ، ويصبح الجسم الدافئ بارداً عندما ينفث الهواء باتجاهه.

إنها العملية الأساسية لنقل الحمل الحراري.

أهمية نقل الحرارة بالحمل الحراري

يساعدنا الحمل الحراري في العديد من الطرق المختلفة ، من العملية الطبيعية إلى الأشياء المصنعة. بعض الأهمية الأساسية ل الحمل الحراري مذكورة أدناه ؛

يلعب الحمل الحراري دورًا مهمًا في الحفاظ على التوازن بين تدرج درجة حرارة البيئة المحيطة (والذي يشمل كلاً من الهواء والماء).

كيف يتم نقل الحرارة بالحمل الحراري

الصورة الائتمان: Pixabay صورة مجانيةs

تساعد عملية الحمل الحراري في الحفاظ على تدفق الصهارة في لب الأرض ، وأي اضطراب قد يؤدي إلى كوارث مثل الانفجارات البركانية والزلازل وما إلى ذلك.

الصورة الائتمان: صور Pixabay المجانية

تلعب أنواع الحمل الحراري أيضًا دورًا أساسيًا في الفيزياء ، أي يمكنها مراقبة عملية الحمل الحراري الطبيعي في فرع معين من فروع الفيزياء يسمى الفيزياء النجمية.

الصورة الائتمان: Maxpixel.net

قد يؤدي الحمل الحراري في الغلاف الجوي أيضًا إلى سحب رعدية رمادية وحتى سحب بيضاء صافية.

كيف يتم نقل الحرارة بالحمل الحراري

الصورة الائتمان: صور Pixabay المجانية

يمكن رؤية العملية في العديد من أنظمة التدفئة في الشركات الصناعية. إنه مفهوم مهم يجب دراسته في الفروع الميكانيكية والمدنية والكيميائية للهندسة لأن عملية الحمل الحراري هي عنصر أساسي في اختيار المكونات والكفاءة والتفاعلات.

يساعد في الحفاظ على درجة حرارة الغرفة حيث يوجد تبادل للهواء الأكثر دفئًا وبرودة داخل الجدران الأربعة للغرفة.


الصورة الائتمان: صور Pixabay المجانية

هذه بعض السمات الأساسية الأساسية لعملية الحمل الحراري

مساوئ انتقال الحرارة بالحمل الحراري

على الرغم من أن الحمل الحراري عملية حيوية ، إلا أن هناك بعض العيوب فيه.

  • عندما يتحرك الحمل الحراري الحالي في المناطق المحيطة ، فإنه يمكن أن ينقل جزيئات الغبار التي قد تحتوي على مسببات الحساسية ؛ قد يؤدي استنشاق هذه الجزيئات إلى الحساسية الحرجة للفرد.
  • قد يؤدي إلى خلق جو يشبه الجفاف في المنزل بسبب تبادل الجزيئات ، مما قد يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة خلال فصل الصيف.
  • حتى أن هناك فرصة عند فتح باب النافذة ، وسيكون هناك انتقال للحرارة أسرع من وضع الإشعاع.

هذه بعض العيوب الأساسية لعملية الحمل الحراري.

انتقال الحرارة بالحمل في الهواء

النقل الحراري هو حرارة في الهواء تساعد في الحفاظ على درجة الحرارة المحيطة.

هذه هي الطريقة التي تساعد بها التيارات الحرارية في تسخين الغلاف الجوي المحيط.

انتقال الحرارة بالحمل في السوائل

يحدث انتقال الحرارة بالحمل داخل الأسطح الحدودية الصلبة من الجزيئات السائلة.

  • في بداية أي انتقال للحرارة ، يحدث التوصيل في المادة السائلة من خلال اصطدام الجزيئات. في وقت لاحق ، تحدث الحركة الهائلة للجزيئات من خلال وضع الحمل الحراري في المادة السائلة.
  • ينقل الطاقة من طبقة إلى الطبقة الأخرى من السائل.
  • تختلف الطبقات في درجة الحرارة من خلال طبقة رقيقة من السائل بجوار الطبقة الصلبة.
  • طبقات تبادل السائل المستمر ، أي الطبقة الساخنة ، تتحرك صعودًا لتحل محل الطبقة الأقل سخونة. يؤدي هذا التغيير في الوضع إلى تسخين السائل من خلال التيارات الحرارية.
  • إنه ممكن في السائل بسبب إزاحة الجزيئات بسهولة.

الصورة الائتمان: فليكر

إنها الطريقة التي تحدث بها عملية الحمل الحراري في المادة السائلة.

الأسئلة المتداولة | أسئلة وأجوبة

هل يساعد الحمل في تكون الغيوم؟

يلعب الحمل الحراري دورًا حيويًا في تكوين السحب.

يحدث النقل الحراري لتسخين الهواء عموديًا في المناطق المحيطة بينما يكون الاتجاه المعاكس للحمل الحراري. عندما ترتفع جزيئات الهواء الرأسية والأفقية ، فإنها تشكل غيومًا ركامية هيكلية من حلوى القطن.

هل الحمل الحراري أفضل من التوصيل؟

الحمل الحراري هو عملية أفضل مقارنة بالتوصيل.

لنفترض أننا أخذنا مثال الموائع ، والذي يتضمن كلاً من السوائل والغازات. في هذه الحالات ، تكون طريقة الحمل الحراري أكثر فعالية مقارنة بالتوصيل. إذا حاولت إذابة مكعب من الثلج ، يمكنك ملاحظة كل من التوصيل والحمل الحراري ، وفي هذه التجربة ، ينقل التوصيل حرارة أقل بكثير من وضع الحمل الحراري.

هل الحمل الحراري أفضل من انتقال الحرارة بالإشعاع؟

إذا قلنا من حيث السلامة ، فإن الحمل الحراري أفضل من نقل الحرارة الإشعاعي.

نعلم عادة أن الإشعاع هو أسرع وسيلة لنقل الحرارة مقارنة بالحمل والتوصيل. لكن الإشعاع ينطوي على انتقال الموجات الكهرومغناطيسية ، مما قد يؤدي في بعض الأحيان إلى خطورة. لذلك يمكننا القول أن الحمل الحراري أفضل من الإشعاع من حيث السلامة.

ما هي ميزة الحمل الحراري؟

يساعد الحمل الحراري دائمًا في عملية الخبز والطهي.

يخلق الحمل الحراري جوًا جافًا مناسبًا يساعد في تحويل السكريات إلى كراميل. هذا هو السبب عند الطهي ، تصبح الخضار أو أي مكونات أخرى تحميصها بنيًا وتصبح الأجزاء الداخلية للطعام طرية. هذه هي الطريقة التي يكون بها نقل الحرارة بالحمل الحراري مفيدًا.

ما هو مثال على الحمل الحراري؟

هناك العديد من الأمثلة على الحمل الحراري التي يمكننا ملاحظتها من حولنا.

عندما نغلي قدرًا مليئًا بالماء ، بعد فترة ، نلاحظ وجود فقاعات بسبب تطور تيارات الحمل. يتم تسخين الماء الموجود في المستوى السفلي أولاً ثم يتجه لأعلى ، مما يجعل طبقة الماء البارد تتحرك إلى أسفل. تستمر هذه العملية ، وهي الطريقة التي يتم بها تسخين الماء.

انتقل إلى الأعلى