الطاقة الحرارية
تعتبر الطاقة الحرارية إحدى أشكال الطاقة الموجودة في الكون، ويعود لها الفضل في العديد من التطبيقات الحياتية ومنها التطور الحضاري في وسائل التكنولوجيا حيث تعتبر المشغل الرئيسي لكافة الأجهزة المستخدمة في الوقت الحالي، ويُمكن تحويل الطاقة من نوع إلى آخر، حيث يمكن تحويل الطاقة الكيميائية في بطارية السيارة إلى طاقةٍ ميكانيكية، أو الطاقة الكهربائية إلى طاقةٍ حركية، أو الطاقة الشمسية إلى طاقةٍ كهربائية ويُمكن نقل الطاقة الحرارية من جسمٍ إلى آخر بعدة طرق، هي: التوصيل، والحمل، والإشعاع، وسنذكر في هذا المقال طريقة انتقال الحرارة بالإشعاع.
الإشعاع الحراري
هو احد وسائل انتقال الطاقة الحرارية من مادةٍ إلى أخرى، وتعتبر عن الطاقة المنبعثة من المادة في الفراغ المحيط بها، أو في الوسط الذي توجد فيه بغض النظر عن ماهية ذلك الوسط، فقد يكون صلباً، أو سائلاً، أو غازياً، أو على شكل فوتونات وموجاتٍ كهرومغناطيسية. فعند ارتفاع درجة حرارة المادة تنطلق الذرات والجزيئات فيها، مما يُسبب اصطدامها معاً نتيجةً لحركتها؛ لأنّ جزيئات المادة هي الإلكترونات والبروتونات الحاملة للشحنات، وبالتالي فإن حركتها تُنتج إشعاعاً كهرومغناطيسياً يسير بخطوط مستقيمة ويحمل جزءاً من الطاقة، وكلما ارتفعت درجة الحرارة ارتفعت كفاءة الإشعاع.
خصائص الطاقة الحرارية المنتقلة بالإشعاع
- تنتقل موجات الإشعاع الحراري في الفراغ بسرعة الضوء، وبالتالي تعد أسرع وسيلة للانتقال الحراري مقارنةً بالطرق الأخرى.
- يسير الإشعاع الحراري في خطوطٍ مستقيمة فقط.
- لا يُمكن لأي جسم أن يمتص الطاقة الإشعاعية المنبعثة إليه كاملة أي 100%؛ لأنّ جزءاً من هذه الحرارة يُمتص والآخر ينعكس، وإذا كان الجسم شفافاً تخترق الأشعة هذا الجسم وقد يمتص بعضها.
- يُمكن استغلال الإشعاع الحراري في إنتاج الحرارة والطاقة، على عكس الحرارة القادمة من خلال طرق التوصيل الأخرى، ويُمكن إنجاز ذلك من خلال تسليط الإشعاع الحراري باستخدام مرايا مجمعة، كما يحدث في الخلايا الشمسية والتي ينتشر استخدامها بشكلٍ كبير في الوقت الحالي كشكل من أشكال الطاقة البديلة.
- تمتاز موجات الإشعاع الحراري بخصائص الإنكسار والانعكاس كموجات الضوء تماماً.
قوانين الإشعاع الحراري
- قانون التربيع العكسي، حيث إنّ شدة الإضاءة تتناسب تناسباً عكسياً مع مربع المسافة من مصدر الإنبعاث.
- قوانين الاستقطاب، وتعتبر أحدى الظواهر الفيزيائية التي تنفصل فيها الشحنات الموجبة عن الشحنات السالبة داخل المادة الواحدة.
- قوانين التداخل، أي أنّ المواجات تتداخل معاً، فإمّا أن يزيدها هذا التداخل قوة أو يُضعفها.
- قوانين الحيود، وهي انتشار الموجة بعد مرورها بممر ضيق.
