العلوم الفيزيائية — الطاقة الحرارية: مفهومها وانتقالها — الأولى ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

الطاقة الحرارية: مفهومها وانتقالها

الطاقة الحرارية هي شكل من أشكال الطاقة تنتج عن اهتزاز الجزيئات وحركتها. في هذا الدرس سنتعرف على مفهوم الطاقة الحرارية وطرق انتقالها.

أولاً: مفهوم الطاقة الحرارية

الطاقة الحرارية لجسم هي مجموع الطاقات الحركية والكامنة لجزيئاته. كلما زادت درجة حرارة الجسم، زادت الطاقة الحرارية له. تقاس الطاقة الحرارية بالجول (J).

ثانياً: انتقال الطاقة الحرارية

• التوصيل (Conduction): انتقال الحرارة عبر المادة دون انتقال جزئياتها، ويحدث في المواد الصلبة خاصة الفلزات.
• الحمل (Convection): انتقال الحرارة بحركة المادة نفسها، ويحدث في السوائل والغازات.
• الإشعاع (Radiation): انتقال الحرارة على شكل أمواج كهرومغناطيسية، ولا يحتاج إلى وسط مادي. تنتقل حرارة الشمس إلى الأرض بالإشعاع.

ثالثاً: السعة الحرارية الكتلية

السعة الحرارية الكتلية c هي كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1 kg من المادة درجة مئوية واحدة. العلاقة: Q = m × c × ΔT حيث Q كمية الحرارة (J), m الكتلة (kg), ΔT تغير درجة الحرارة (°C أو K).

مثال تطبيقي

نسخن 2 kg من الماء من 20°C إلى 80°C. السعة الحرارية الكتلية للماء c = 4180 J/(kg·°C). احسب كمية الحرارة المكتسبة.
الحل: Q = 2 × 4180 × (80 – 20) = 2 × 4180 × 60 = 501600 J.

تمارين

1. قطعة حديد كتلتها 500 g تسخن من 25°C إلى 75°C. احسب كمية الحرارة المكتسبة (c الحديد = 450 J/(kg·°C)).
2. قارن بين التوصيل والحمل والإشعاع مع ذكر مثال لكل منها.
3. لماذا تشعر بالبرودة عند لمس سطح معدني في الشتاء مقارنة بسطح خشبي؟

روابط مفيدة

راجع درس القوى في الفيزياء ودرس الشغل في الفيزياء.