rawad3
15-05-2007, 17:07
التوصيل والعزل الحراري :
إذا طليت نصل سكين بالزبد ثم قربته من لهب شمعة فان الزبد ينصهر بسرعة ويحدث الانصهار أولا في طرف السكين المعرض للهب ثم ينتقل تدريجيا نحو الطرف الآخر . أي أن انتقال الحرارة هذه خلال أي جسم صلب ، كالسكين مثلا ، تسمي التوصيل .
ويعود انتقال الحرارة في الجسم الصلب إلى حركة الجزيئات والذرات . فعندما تسخن الجزيئات القريبة من اللهب يتزايد تذبذبها ( أي تهتز جيئة وذهابا بسرعة أكبر ) وهذا يزيد من طاقتها . وتصطدم هذه الجزيئات المجاورة لها فتزيد من سرعة تحركها ، وهكذا دواليك حتى تصبح جميع جزيئات الجسم الصلب في حالة اهتزاز سريع وتزداد تبعا لذلك طاقتها . هذه الطاقة هي طاقة حرارية ، وبانتقالها عبر نصل السكين ترتفع درجة الحرارة في كل أجزائه .
بعض الأجسام الصلبة أكثر موصلية للحرارة من بعضها الآخر . فالفلزات المعدنية كالنحاس والألمنيوم والفضة جيدة الموصلية . أما اللافلزات كالزجاج واللدائن ( البلاستيك ) فرديئة الموصلية ويطلق عليها أسم العوازل .
والمعروف أن المواد الجيدة التوصيل للحرارة ، كالنحاس مثلا ، هي أيضا جيدة التوصيل للكهرباء . وكذلك فان الجيدة العزل الحراري هي أيضا جيدة العزل الكهربائي .
يلاحظ عند تسخين السكين أن مقبضها لا يسخن والسبب في ذلك أن أغلب السكاكين ومماسك القدور مصنوعة من مواد عازلة . أما القدور والطناجر فتصنع من معادن تسمح بانتقال الحرارة بسهولة من الموقد إلى داخل القدر .
ومعظم السوائل رديئة التوصيل للحرارة . فيمكن مثلا حفظ الحليب باردا في الصيف بوضع زجاجة الحليب في سطل من الماء البارد . والغازات أيضا رديئة التوصيل للحرارة . فالملابس الصوفية تمنع فقدان الحرارة من الجسم لان الهواء المحتبس بين خيوط الصوف رديء التوصيل للحرارة . وتساعد الطبقة الهوائية المحتبسة بين قميصين داخليين على تحسين الزل أو حفظ حرارة الجسم من التسرب إلى الهواء الخارجي البارد .
تستخدم الموصلات الجيدة لتسهيل انسياب الحرارة ، أما العوازل فتستعمل لتقليل هذا الانسياب إلى الحد الأدنى . فجهاز تبريد محرك السيارة مثلاً مصنوع من معدن جيد التوصيل . و الماء الموجود بداخله يستخدم لتبريد المحرك ، فيسخن الماء نتيجة لذلك . لكن معدن جهاز التبريد يبدد تلك الحرارة ويبقي درجة حرارة الماء خفيضة نوعاً ما . كذلك يحفظ كيس المطاط الماء ساخناً لفترة طويلة . وتستعمل كمية الحرارة القليلة التي تتسرب منه لتدفئة الفراش . والفراش بدوره يبقى دافئاً لأن الهواء الساخن يبقى محتبساً بين البطانيات . وهناك تطبيقات أخرى على استخدام العزل الحراري كتغليف الأنابيب ومراجل المياه الساخنة بالمواد العزلة . فالتغليف يخفف من فقدان حرارة الماء الساخن و يوفر في استعمال الوقود. وكذلك تغلف أنابيب دورة المياه لوقايتها من التجمد خلال فترة فصل الشتاء البارد ، ( فالماء يزداد حجمه عند التجمد وهذا يؤدي إلى انفجار الأنابيب و تصدعها ).
إذا طليت نصل سكين بالزبد ثم قربته من لهب شمعة فان الزبد ينصهر بسرعة ويحدث الانصهار أولا في طرف السكين المعرض للهب ثم ينتقل تدريجيا نحو الطرف الآخر . أي أن انتقال الحرارة هذه خلال أي جسم صلب ، كالسكين مثلا ، تسمي التوصيل .
ويعود انتقال الحرارة في الجسم الصلب إلى حركة الجزيئات والذرات . فعندما تسخن الجزيئات القريبة من اللهب يتزايد تذبذبها ( أي تهتز جيئة وذهابا بسرعة أكبر ) وهذا يزيد من طاقتها . وتصطدم هذه الجزيئات المجاورة لها فتزيد من سرعة تحركها ، وهكذا دواليك حتى تصبح جميع جزيئات الجسم الصلب في حالة اهتزاز سريع وتزداد تبعا لذلك طاقتها . هذه الطاقة هي طاقة حرارية ، وبانتقالها عبر نصل السكين ترتفع درجة الحرارة في كل أجزائه .
بعض الأجسام الصلبة أكثر موصلية للحرارة من بعضها الآخر . فالفلزات المعدنية كالنحاس والألمنيوم والفضة جيدة الموصلية . أما اللافلزات كالزجاج واللدائن ( البلاستيك ) فرديئة الموصلية ويطلق عليها أسم العوازل .
والمعروف أن المواد الجيدة التوصيل للحرارة ، كالنحاس مثلا ، هي أيضا جيدة التوصيل للكهرباء . وكذلك فان الجيدة العزل الحراري هي أيضا جيدة العزل الكهربائي .
يلاحظ عند تسخين السكين أن مقبضها لا يسخن والسبب في ذلك أن أغلب السكاكين ومماسك القدور مصنوعة من مواد عازلة . أما القدور والطناجر فتصنع من معادن تسمح بانتقال الحرارة بسهولة من الموقد إلى داخل القدر .
ومعظم السوائل رديئة التوصيل للحرارة . فيمكن مثلا حفظ الحليب باردا في الصيف بوضع زجاجة الحليب في سطل من الماء البارد . والغازات أيضا رديئة التوصيل للحرارة . فالملابس الصوفية تمنع فقدان الحرارة من الجسم لان الهواء المحتبس بين خيوط الصوف رديء التوصيل للحرارة . وتساعد الطبقة الهوائية المحتبسة بين قميصين داخليين على تحسين الزل أو حفظ حرارة الجسم من التسرب إلى الهواء الخارجي البارد .
تستخدم الموصلات الجيدة لتسهيل انسياب الحرارة ، أما العوازل فتستعمل لتقليل هذا الانسياب إلى الحد الأدنى . فجهاز تبريد محرك السيارة مثلاً مصنوع من معدن جيد التوصيل . و الماء الموجود بداخله يستخدم لتبريد المحرك ، فيسخن الماء نتيجة لذلك . لكن معدن جهاز التبريد يبدد تلك الحرارة ويبقي درجة حرارة الماء خفيضة نوعاً ما . كذلك يحفظ كيس المطاط الماء ساخناً لفترة طويلة . وتستعمل كمية الحرارة القليلة التي تتسرب منه لتدفئة الفراش . والفراش بدوره يبقى دافئاً لأن الهواء الساخن يبقى محتبساً بين البطانيات . وهناك تطبيقات أخرى على استخدام العزل الحراري كتغليف الأنابيب ومراجل المياه الساخنة بالمواد العزلة . فالتغليف يخفف من فقدان حرارة الماء الساخن و يوفر في استعمال الوقود. وكذلك تغلف أنابيب دورة المياه لوقايتها من التجمد خلال فترة فصل الشتاء البارد ، ( فالماء يزداد حجمه عند التجمد وهذا يؤدي إلى انفجار الأنابيب و تصدعها ).