الحمل إنها عملية انتقال الحرارة التي تحدث بالحركة الداخلية لـ سائل، مثل الهواء أو الماء. ينشأ الحمل عندما يكون هناك تدرج درجة الحراره في سائل. بهذه الطريقة ، تتحرك المناطق الأكثر دفئًا ، والتي تكون أقل كثافة من الباقي ، مما يؤدي إلى تيارات الحمل الحراري الصاعد. يميل باقي السائل الذي يكون عند درجة حرارة منخفضة إلى "النزول" ، نظرًا لأن كثافته أعلى قليلاً.
نظرةأيضا: ثلاثة أخطاء شائعة في علم الحرارة
انتقال الحرارة بالحمل
ال الحمل، المعروف أيضًا باسم الحملحراري، ينشأ من الميل الذي تظهره معظم السوائل عند تسخينها: تصبح وسعت، يصبح أي خسارةكثيف. ال فرقفيكثافة يجعل السائل يصعد بفضل عمل قوة الطفو. تحدث الحركة الحملية حتى يصبح كل السائل تحتها درجة الحرارة.
بالإضافة إلى الحمل الطبيعي ، والذي يحدث بفضل الطفو ، هناك الحملقسري. في هذا يتم ضخ الهواء البارد ، بينما الهواء الدافئ يتحرك لأسفل ، تمامًا كما يحدث عندما نضع مروحة سقف لتبريد الغرفة.
على عكس عمليات نقل الحرارة الأخرى ، في الحمل الحراري ، فإن التحويل الجماعي، لأن الحرارة تنتقل عن طريق السائل المتحرك. بالإضافة إلى عملية الحمل الحراري ، هناك عمليتان أخريان لنقل الحرارة: التوصيل والإشعاع.
يمكن أن يحدث الحمل الحراري فقط في داخل سائل الذي يخضع لعمل الجاذبية، مثل أن الطفو تكون قادرة على "ضخ" السائل الأقل كثافة إلى أعلى. أثناء صعوده ، يميل السائل إلى إعطاء حرارة لمحيطه ، بحيث تزداد كثافته تدريجيًا ، مما يؤدي إلى غرقه مرة أخرى.
يمكن ملاحظة عملية الحمل الحراري خلال تسخين المياه وهو أيضًا أحد المسؤولين الرئيسيين عن إزاحة الكتل الهوائية التي تحدث في الغلاف الجوي للأرض.
صيغة الحمل الحراري
الصيغة المستخدمة لحساب انتقال الحرارة بالحمل الحراري معطاة بقانون التبريد لنيوتن. ينص هذا القانون على أن معدل نقل الحرارة يتناسب طرديًا مع اختلاف درجة الحرارة بين الجسم ومحيطه. الدفع:
س - الحرارة (J)
ر - فترات زمنية)
ح - معامل التحويل الحراري (W / m² K)
ال - منطقة نقل الحرارة (م²)
تيSUص - درجة حرارة سطح السائل (K)
تيAMB - درجة الحرارة المحيطة (K)
في حالة الحمل الحراري ، فإن معامل في الرياضيات او درجةفينقلحراري (ح) تتعلق بعدد كبير من المتغيرات ، مثل لزوجة السوائل والتوصيل الحراري. ومع ذلك ، في معظم الحالات ، من الممكن افتراض ذلك ح هي وظيفة تعتمد بشكل مباشر على اختلاف كثافة السائل الناتج عن ذلك التمدد الحراري.
نرى أيضا: ما هو التوازن الحراري؟
أمثلة الحمل
تحقق من بعض الأمثلة:
أنت سخانات يتم تركيبها بالقرب من أرضية الغرف حيث أن كثافة الهواء الساخن أقل من كثافة الهواء الساخن كثافة الهواء البارد ، مما يتسبب في خروج الهواء من السخان إلى الارتفاع ، مما يرفع درجة حرارة الكل الغرفة.
ا تكييف يتم تثبيته في الجزء العلوي ، وبالتالي فإن الهواء البارد الذي يتم ضخه في الغرفة يميل إلى النزول ، وذلك بفضل كثافته.
أنت مراوح العادم، الشائعة في الأسواق والمستودعات ، بحيث يمكن للهواء الساخن الذي يرتفع أن ينتشر إلى خارج المباني ، مما يبقيها باردة.
ا المواد المنصهرة (الحمم البركانية) تتحرك داخل عباءة الأرض ويتم طردها بواسطة البراكين بسبب التيارات الحرارية.
ال اشعاع شمسي يتبخر الماء ، فيرتفع هذا البخار ويتكثف عند الوصول إلى ارتفاعات عالية ، مما يؤدي إلى ظهور السحب الممطرة.
نرى أيضا: تمدد سطحي: صيغة ، تجربة ، تمارين
التوصيل والإشعاع
تحقق من الخصائص الرئيسية لعمليات نقل الحرارة الأخرى:
القيادة: يحدث عندما يكون هناك تلامس بين أسطح الأجسام المختلفة والمواد الصلبة الداخلية. في هذه العملية لا يوجد انتقال للكتلة ، ولكن "الاتصال" بين جزيئات الواجهة التي تتبادل الطاقة مع بعضها البعض. عندما نخطو على أسفلت ساخن ، أو أرضية خزفية ، يتم نقل معظم الحرارة عن طريق عملية التوصيل.
إشعاع: هي عملية نقل الحرارة التي تحدث عن طريق انبعاث موجات كهرومغناطيسية، أهمها الأشعة تحت الحمراء. عندما يكون الجو حارًا جدًا ، تصبح بعض الأجسام متوهجة وتبدأ في إصدار ضوء مرئي فيها ترددات قريبة من اللون الأحمر والأصفر وحتى الأزرق ، كما يحدث أثناء احتراق الغاز من مطبخ.
بي. رافائيل هيلربروك