متى يحدث التوصيل الحراري بين أنواع مختلفة من المادة، حيث أن انتقال الحرارة من جسم إلى آخر أمر شائع بين ذرات المواد المختلفة، ولولا هذه الظاهرة لحافظت جميع الأجسام على درجة حرارتها دون تغيير، لأن الجليد المتجمد يبقى متجمداً إلى الأبد وساخناً يبقى الماء ساخنًا أيضًا.
ما هي ظاهرة التوصيل الحراري؟
يعد شرح طريقة التوصيل إحدى الطرق الثلاث لتبادل الطاقة الحرارية. هناك أيضًا الحمل الحراري والإشعاع. تشير ظاهرة التوصيل الحراري في مادة ما إلى قدرة ذرات أو جزيئات مادة معينة على توصيل الحرارة أو نقلها إلى مواد أخرى. جثث. وتسمى المفاضلة بين كمية التوصيل الحراري بالمقاومة الحرارية، حيث تستخدم المواد ذات الموصلية الحرارية العالية كمشتتات حرارية، في حين تستخدم المواد ذات قيم التوصيل الحراري المنخفضة كعوازل حرارية.
ينص قانون فورييه للتوصيل الحراري على أن السرعة التي تنتقل بها الحرارة عبر المادة تتناسب مع التغير السلبي في درجة الحرارة وتتناسب أيضًا مع المساحة التي تتدفق عبرها الحرارة. ويمكن التعبير عن الشكل التفاضلي لهذا القانون بالمعادلة التالية (1)
ف = -ك.∇T
حيث ∇T هو مقدار التغير في درجة الحرارة، -k هو ثابت التبادل الحراري وq هو مقدار التوصيل الحراري.
المحتوى الحراري للمادة هو جهاز معزول
متى يحدث التوصيل الحراري؟
متى يتم التوصيل الحراري في جميع حالات التجمع سواء كانت صلبة أو غازية أو سائلة، حيث يتم تبادل الطاقة الحرارية من جسم ذو درجة حرارة أعلى إلى جسم ذو طاقة أقل، وذلك بهدف التقريب بين الجسمين الحرارة والحرارة تعتمد موصلية المادة على عدة عوامل، لعل أهمها درجة الحرارة. التباين الحراري وطبيعة المادة ودرجة نقائها.
عوامل التوصيل الحراري في المادة
تتغير قيمة ثابت التوصيل الحراري مع العديد من العوامل، وأهم العوامل المؤثرة على التوصيل الحراري هي (2)
- طبيعة المادة في المعادن ترتبط ظاهرة التوصيل الحراري للمعادن بوجود إلكترونات حرة، كما أن التوصيل الحراري للمعادن يتناسب مع درجة الحرارة المطلقة والتوصيل الكهربائي. في أنواع أخرى من المادة، تكون الموصلية الحرارية لللافلزات ناتجة عن الاهتزازات المنعكسة لذرات المادة.
- الحالة الكيميائية للمادة عندما تتغير حالة المادة، على سبيل المثال، من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، مثل الجليد، فإن التوصيل الحراري لتلك المادة يتغير.
- التباين الحراري عندما تؤدي الاختلافات في اقتران الفوتون في البلورات إلى اختلاف قيم التوصيل الحراري في بعض المواد، فإن وجود التباين الحراري يشير إلى أن اتجاه تدفق الحرارة قد لا يتوافق مع اتجاه التدرجات الحرارية.
- الموصلية الكهربائية في المعادن قانون فرانز، الذي يوضح العلاقة بين التوصيل الكهربائي والتوصيل الحراري، ينطبق فقط على المعادن التي لا تتأثر فيها التوصيل الحراري للمواد غير المعدنية نسبيًا بالتوصيل الكهربائي.
- تأثير المجالات المغناطيسية يصف قانون ماجي-ريجي-ليدوك التغير في التوصيل الحراري للمادة في المجال المغناطيسي، حيث يتم ملاحظة تدرج في درجة الحرارة عند تطبيق المجالات المغناطيسية.
- النقاء النظائري يؤثر نقاء نظير المادة على ظاهرة انتقال الحرارة داخلها، حيث وجد أن بعض النظائر الأكثر نقاءً تتمتع بوصلية حرارية أفضل من المواد التي تحتوي على شوائب.
باختصار يمكن القول أن سؤال متى يحدث التوصيل الحراري قد تمت الإجابة عليه، وثبت أن الإجابة تعطى في جميع حالات التجميع، سواء كانت صلبة أو غازية أو سائلة وحتى في البلازما. وأوضح قانونه وأدرج العوامل التي تؤثر على التوصيل الحراري للمادة.
- ^ thermtest.com، ما هي الموصلية الحرارية، 24 ديسمبر 2025
- ^ byjus.com، التوصيل الحراري، 24 ديسمبر 2025
