الحرارة... كيف تنتقل?

لو أنك أمسكت بمقبض باب منزلك في ليلة شديدة البرودة سوف تشعر على الفور بالبرودة وفي الوقت نفسه لو أمسكت بخشب الباب لن تشعر بمثل هذه البرودة, والسبب هو أن المعدن موصل جيد للحرارة, لذا انتقلت البرودة بسرعة من مقبض الباب إلى يدك. ويعتبر التوصيل طريقة من ثلاث طرق تنتقل بها الحرارة فهي تنتقل أيضا بالاشعاع, وتنتقل في السوائل والغازات عن طريق تيارات الحمل أو الحمل الحراري فالإناء الذي يسخن فيه الماء يرتفع الماء الساخن فيه إلى أعلى ويهبط الماء البارد إلى أسفل.

التوصيل

تعتبر الكثير من المواد الصلبة من موصلات الحرارة ولأنها تتكون من مجموعة من الذرات الدقيقة المتماسكة مع بعضها بقوة فيساعد هذا التماسك على عدم تحرك الذرات أثناء التسخين فتظل الذرات محتفظة بشكلها مثل اللحم والبازلاء والأرز تظل كما هي بعد طهيها. ولكن كيف تنتقل الحرارة? إن الحرارة تنتقل بالاهتزاز فالذرة عندما تسخن بشدة تهتز بقوة وتنتقل الحرارة إلى الذرة المجاورة لها وهكذا. أما المعادن فهي موصل جيد للحرارة لأن الإلكترونات الداخلة في تركيبها تكون في صورة حرة فتسخن بسرعة وتهتز وتتحرك وتنتقل الحرارة بسرعة من ذرة إلى أخرى.

الإشعاع

إن جسدك يا صديقي يشع بالحرارة وقد أمكن باستخدام جهاز يسمى الثرموجرافي تصوير صورة حرارية للجسم, فالأشعة التي تخرج من الجسم هي الأشعة تحت الحمراء وهي مثل الموجات الضوئية والأشعة الكهرومغناطيسية تنتقل في الفضاء فالأشعة تحت الحمراء تشع من الشمس وهي التي تشعرنا بحرارة الشمس وفي صورة الثرموجرافي تظهر أقل درجة حرارة يشعها جسم الإنسان زرقاء اللون أما أعلى درجة حرارة فتكون حمراء اللون.

تيارات الحمل

يطير بعض المغامرين من أعالي الجبال بواسطة جهاز صغير عبارة عن جناحين يتعلق في وسطهما المغامرويطير في الجو معتمدا على تيارات الهواء الدافئة التي تتكون عندماتسخن حرارة الأرض الهواء فوقها فتصبح كثافته أقل فيصعد إلى أعلى ويحل محله الهواء البارد الأكبر كثافة, وهذه الدورة من صعود وهبوط الهواء تسمى تيارات الحمل وحدوثها يسبب هبوب الرياح وبتجربة بسيطة تجريها يا صديقي في المنزل يمكنك مشاهدة ظاهرة تيارات الحمل وهي تحتاج إلى إناء زجاجي شفاف مقاوم للحرارة وموقد وكمية من الماء وقطع صغيرة من أوراق الألمنيوم الملونة, ولنبدأ التجربة:

1 - ضع أوراق الألمنيوم الملونة في الإناء الزجاجي وأضف إليها كمية الماء.

2 - ضع الإناء على موقد نار هادئة.

3 - راقب الإناء ستلاحظ أنه كلما ارتفعت حرارة الماء بدأت أوراق الألمنيوم الملونة في الحركة إلى أعلى وإلى أسفل.

4 - الأوراق الموجودة في الماء الساخن تصعد إلى أعلى مع الماء لقلة كثافته أما الأوراق الموجودة في الماء البارد فهي تهبط إلى أسفل لارتفاع كثافته.

المواد العازلة

الدب القطبي من الثدييات ذوات الدم الحار, وبالرغم من أنه يعيش في المناطق القطبية المتجمدة والتي تصل درجة الحرارة فيها إلى 50 درجة مئوية تحت الصفر فإنه يحتفظ بدرجة حرارة جسمه. إن وجود طبقة دهنية سميكة أسفل جلده بالإضافة إلى الفراء الكثيف الذي يمتلئ بفقاعات الهواء فيصبح عازلا جيدا للحرارة هما اللذان يحميانه, وبالطريقة نفسها - وهي طريقة الامتلاء بالهواء - يعزل الصوف والخشب والمواد الرغوية (الفوم) الحرارة المنخفضة, أما الحرارة المرتفعة فإن المواد التي تعزلها مختلفة فمكوك الفضاء يغطى كله بطبقة من رقائق السليكات الخاصة لحماية المكوك وطاقمه من تأثير الحرارة المرتفعة التي تنشأ من اختراق المكوك للمجال الجوي الأرضي.