الخصائص الحرارية للمادة - أنتقال الحرارة بالتوصيل ، الحمل ، الإشعاع - فيزياء 2 ث #2015
إنتقال الحرارة
تنتقل الحرارة من الجسم الساخن إلى الجسم البارد عن طريق عدة طرق منها
(1) التوصيل الحرارى
(2) الحمل الحرارى
(3) الإشعاع الحرارى
(1) التوصيل الحرارى
تعتبر إنتقال الحرارة بالتوصيل عملية معقدة وهى تختلف من مادة إلى أخرى حيث تصنف المواد إلى
(أ‌) الفلزات مثل النحاس وهى جيدة التوصيل للحرارة
(ب‌) المواد العازلة مثل الخشب وهى رديئة التوصيل للحرارة
(ت‌) أشباه الموصلات مثل الكربون ، وهى حالة وسط بين الحالتين السابقتين ، وهى رديئة التوصيل للحرارة فى الظروف العادية ومع إرتفاع الحرارة تصبح المادة موصلة للحرارة.
وتنتقل الحرارة فى عملية التوصيل الحرارى عن طريق إحدى الطريقتين الآتيتين :-
(أ‌) بواسطة الإلكترونات الحرة  :
وهذه الإلكترونات تكتسب طاقة تزداد معها طاقتها الحركية وتتحرك هذه الإلكترونات نحو المنطقة الباردة وتتصادم بالإلكترونات الموجودة فى هذه المناطق الباردة فتنتقل جزء من طاقتها الحركية ميما يؤدى إلى إرتفاع درجة حرارتها.
(ب‌) بواسطة جزيئات المادة
وفيها تكتسب جزيئات المادة الموجودة فى الطرف الساخن طاقة حركية ميما يزيد من سعة الذبذبة لها وبالتاللى يجعلها تتصلدم مع الجزيئات المجاورة لها والتى تكتسب بدورها طاقة تنقلها إلى الجزيئات المجاورة لها وهكذا حتى تنتقل الحرارة إلى الطرف الآخر للمادة.
ملحوظة
(1) فى الفلزات تنتقل جزء كبير من الحرارة فيها عبر الإلكترونات
(2) المواد العازلة لا تحتوى على الإلكترونات الحرة ولذلك يتم إنتقال الحرارة بالتوصيل عن طريق ذبذبات الجزيئات.
(3) التوصيل الحرارى فى المواد ( الجوامد) يكون أكبر منها فى السوائل أما الغازات فهى أكثر رداءة من السوائل والجوامد.

ولإستنتاج معادلة إنتقال الحرارة عبر ساق معدنية من مادة واحدة نفرض ساق معدنية طولها L  ومساحة مقطعها A   مثبتة بين طرفين درجة حرارتهما هى T1 , T2   فإن كمية الحرارة المنسابة تتناسب طرديا مع مساحة المقطع وفرق درجة الحرارة بين الطرفين والزمن  وعكسيا مع طول الساق المعدنية

حيث K  ثابت يطلق عليه معامل التوصيل الحرارى ويعتمد على طبيعة المادة ويعرف على انه كمية الحرارة المنسابة فى الثانية الواحدة عبر وحدة المساحة عند وجود فرق فى درجة الحرارة مقدارها الوحدة ، ووحداته J  S-1 m-1 k-1
(2) الحمل الحرارى
السوائل والغازات تنقل الحرارة إذا سمح لها بالحركة فمثلا إذا قمنا بتسخين وعاء به ماء فإن الماء الموجود فوق اللهب مباشرة يسخن ويتمدد وتقل كثافته فيطفوا ويحل محله ماء بارد أكبر كثافة وهكذا يستمر السائل فى الحركة فتزداد حرارة جميع جزيئات الماء.  ونحصل على تيار ماء ناقل للحرارة يسمى هذا التيار بتيار الحمل.
وتعطى كمية الحرارة Q المنتقلة بهذه الطريقة فى زمن قدره  t بالمعادلة الأتية

حيث A  مساحة السطح و T الفرق فى درجة حرارة السطح ودرجة حرارة الماء و hc  معامل الحمل الحرارى الذى يعتمد على :-
(1) شكل السطح ( مستوى – مقوس – كروى - ...............)
(2) وضع السائل ( أفقى – رأسى – مائل )
(3) نوع المائع ( سائل – غاز ) وخصائصه مثل الكثافة ومعامل اللزوجة.
(4) سرعة المائع ونوع الحركة ( طبقى – مضطرب )
(3) الإشعاع  الحرارى
فى الحاتين السابقتين من إنتقال الحرارة ( التوصيل – الحمل) كانت تعتمد على وجود مادة على شكل صلب أو سائل او غاز أما الإنتقال بالإشعاع فإنها لا تحتاج إلى وسط مادى مثل إنتقال حرارة الشمس إلى الأرض.
عند تسخين جسم ما يتذبذب جزيئاته ذبذبة سريعة وينتج عن ذلك إنطلاق موجات كهرومغناطيسية حاملة للحرارة.
خصائص الإشعاع الحرارى
(1) تنتقل موجات الإشعاع الحرارى فى الفراغ بسرعة الضوء
(2) إذا سقطت موجات الإشعاع الحرارى على جسم  فإنه يمتص جزء منها مكتسب بذلك طاقة حرارية .
(3) ينطبق عليها قانون الإنعكاس والإنكسار
(4) ينطبق عليه أيضا قانون التربيع العكسى " شدة الإضاءة أو الإشعاع يتناسب عكسيا مع مربع المسافة من مصدر الإشعاع"
(5) ينطبق عليها قانون الإستقطاب والحيود والتداخل.