هل الحرارة مادة
سنتناول في هذا المقال محتوى شامل عن الحرارة وتحديد هل الحرارة مادة أم لا عبر موسوعة، تعتبر الحرارة صورة من صور الطاقة المختلفة حيث يمكن قياسها بواسطة استخدام الأجهزة المختلفة المختصة لذلك، من ضمن تلك الأجهزة جهاز الثيرمو متر، كما تتعدد الوحدات التي يمكن من خلالها تقدير الحرارة فمنها (وحدة الكلفن، وحدة الفهرنهايت، وحدة السيليزية).
تأتي حرارة الأرض مباشرة من الشمس التي تشرق في السماء الصافية بأشعتها الساطعة، وتوفر الحياة والطاقة اللازمة للعيش على سطح الأرض وتُحوّل إلى أشكال مختلفة يمكن استخدامها في العديد من المجالات، مثل استخدام ألواح الخلايا الشمسية لتوليد الطاقة الكهربائية. وفيما يتعلق بفهم الحرارة، يتساءل البعض عما إذا كانت الحرارة مادة أم لا
- لا يمكن اعتبار الحرارة مادة، ويمكن تفسير ذلك بالرجوع إلى المفهوم الصحيح للمادة.
- فالمادة تتكون من ثلاثة أشكال هي الصلبة والسائلة والغازية.
- بتعريف المفهوم العلمي الصحيح للحرارة، نجد أنها لا تتطابق مع أشكال المادة المختلفة.
- بالإضافة إلى عدم القدرة على تحديد الكتلة القياسية للشمس، فإن قياس النسب المختلفة للعناصر داخلها يمثل تحديًا.
ما هي الحرارة
تعتبر الحرارة مصدرًا للحياة على سطح الأرض، وهي ضرورية لجميع الكائنات الحية والنباتات، حيث إنها تساعد النباتات على إتمام عملية البناء الضوئي والنمو، ولها دور هام في العديد من المجالات الحياتية والعلمية مثل الكيمياء والفيزياء، وفيما يلي بعض التعريفات المتعلقة بالحرارة:
- في الكيمياء، تُعرف الحرارة على أنها مؤشر لمقدار الطاقة الحرارية المتواجدة داخل جسم المادة أو جسم الإنسان.
- يمكن استخدام الأشعة فوق الصوتية لتحديد حركة جزيئات المادة واحتكاك ذراتها مع بعضها داخل الجسم، وذلك يساعد على تحديد الحالة الخاصة للجسم.
- يتم قياس مقدار برودة وسخونة الجسم عن طريق قياس الدرجة الفعلية باستخدام أجهزة القياس المختلفة.
- يمكن معرفة مقدار الطاقة الحركية للجزيئات والذرات في المواد من خلال الحرارة.
- تُستخدم الحرارة في علم الفيزياء كمقياس فريد لتحديد قدرة المادة على نقل الطاقة الحرارية من نظام فيزيائي محدد إلى نظام آخر.
مصادر الحرارة
سبق لنا ذكر الحرارة كونها مادة، فهي واحدة من الأنواع والأشكال الرئيسية للطاقة الموجودة في سطح الأرض، ويمكن تحويلها إلى أنواع مختلفة من الطاقة واستخدامها في العديد من المجالات الحياتية، وهناك مصادر مختلفة للحرارة يمكن الحصول عليها، وفيما يلي بعض هذه المصادر:
التفاعلات الكيميائية
- تعتبر التفاعلات الكيميائية بين العناصر وذرات المواد من أهم مصادر إنتاج الحرارة.
- عندما تتفاعل المواد مع بعضها، يتم إنتاج طاقة حرارية التي يمكن للتفاعل أن يمتصها أو يطردها إلى الخارج.
- مثل التفاعل الكيميائي للأكسجين مع الوقود، الذي يؤدي إلى احتراق الوقود وترك طاقة حرارية.
أشعة الشمس
- الطاقة الأساسية والمتجددة على سطح الأرض هي مصدر الحرارة.
- تستخدم النباتات الأشعة الشمسية في عملية البناء الضوئي.
- تُعد الماء مصدر الحياة للكائنات الحية، ودونه يتغير الأرض وينعدم الحياة.
- يمكن الاستفادة من كميات كبيرة من أشعة الشمس في العديد من المجالات.
- تمكنت الأفران الشمسية من جمع كمية كبيرة من أشعة الشمس واستخدامها فيما بعد.
باطن الأرض
- تحوي باطن الأرض كميات هائلة من الصخور والأحجار.
- تتمثل الحرارة في انبعاث الحمم والغازات من البراكين في باطن الأرض إلى سطحها.
- تتسبب احتكاك الصخور ببعضها في حدوث تفاعلات كيميائية تساعد على انصهارها.
- من ثم يتم إلقاءها على سطح الأرض بسبب درجة الحرارة العالية داخليًا.
الاحتكاك بين الأجسام
- توصل العلماء إلى أنه يمكن توليد حرارة عندما تحتك الأجسام مع بعضها البعض.
- ومع ذلك، يمكن أن يؤدي هذا التفاعل في بعض الأحيان إلى حدوث مشاكل للإنسان.
- عند تلامس واحتكاك أجزاء السيارة الداخلية أثناء قيادتها على الطريق، يتولد حرارة ناتجة عنها.
- تؤدي هذه الحرارة التي تتولد إلى تآكل أجزاء السيارة وتدهورها على المدى القصير.
طرق انتقال الحرارة
تختلف طرق انتقال الحرارة بين الأجسام، حيث تنتقل الحرارة من الجسم الساخن إلى الجسم البارد وليس العكس، من خلال ثلاث طرق هي التوصيل والإشعاع والحمل. عندما يتعرض الجسم البارد لمقدار محدد من الحرارة، تزداد الطاقة الداخلية للذرات فيه، مما يرفع درجة حرارته، وفي نفس الوقت ينخفض مستوى الطاقة الداخلية لذرات الجسم الساخن، وتنتقل الحرارة من الجسم الساخن إلى الجسم البارد حتى يتحقق الاتزان الحراري وتتساوى درجات حرارة الجسمين.
انتقال الحرارة بالتوصيل
- تتم نقل الحرارة بالتوصيل عن طريق تبادل حركة الإلكترونات الحرة بين المواد المختلفة.
- تنتقل الحرارة من خلال زيادة اهتزاز الذرات وتصادم جزيئات المادة مع بعضها البعض.
- يتم نقل الحرارة عن طريق التوصيل في المواد الصلبة والسائلة، بالإضافة إلى المواد في حالة الغاز.
- تم اكتشاف فعالية وكفاءة نقل الحرارة عن طريق التوصيل عبر المواد الصلبة.
- يتم استخدام الموصلات الجيدة لتوصيل الحرارة وربطها بمعدنين يختلفان في درجة حرارتهما.
انتقال الحرارة بالإشعاع
- تتمثل نقل الحرارة بالإشعاع في وصول أشعة الشمس إلى سطح الأرض دون التدخل في الوسط المحيط به، ولا يتطلب الأمر استخدام وسائط نقل الحرارة المختلفة.
- أطلق علماء الفيزياء مفهوم الإشعاع على الأشعة التي تصدر من الشمس وتسافر في الفراغ لتصل إلى سطح الأرض.
- تتحرك الأشعة على شكل موجات كهرومغناطيسية يسير عبرها الفوتونات.
انتقال الحرارة بالحمل
- تعني الانتقال الحراري نقل الحرارة من وسط إلى وسط آخر عن طريق حركة جزيئات الوسط بشكل مستمر.
- يسمح باستخدام نقل الحمولة في المواد السائلة والغازية فقط.
- يمكن تجسيد تجربة نقل الحرارة من خلال وضع كمية محددة من سائل ما فوق النار.
- ثم يتم الانتظار لبضع دقائق حتى يتم تسخين السائل، ويمكن ملاحظة ارتفاع الهواء الساخن من السائل إلى الأعلى ليحل محله الهواء البارد.
- يمكن وضع كمية محددة من غاز ما داخل أنبوبة محكمة الإغلاق، ثم تعريضها لدرجة حرارة معينة.
- بعد عملية التسخين، يحدث تمدد للغاز مما يؤدي إلى تقليل كثافته.
وحدات قياس درجة الحرارة
تم تبني ثلاث وحدات قياس لدرجة الحرارة وفقًا لنظام الوحدات الدولي SI. يتم قياس درجة الحرارة في العديد من معامل الفيزياء والكيمياء المختلفة، ويتاح القياس باستخدام ثلاث وحدات، كما يمكن التحويل المباشر من وحدة إلى أخرى عن طريق إجراء بعض العمليات الحسابية. هناك ثلاث وحدات قياس لدرجة الحرارة:
الكلفن
- يرمز لوحدة القياس كلفن بالرمز K
- تُعد وحدة مقياس الكتلة `SI` واحدة من الوحدات الأساسية الهامة.
- يستخدم الكلفن في العديد من المجالات لتوضيح العلاقات المختلفة بين المواد وبين بعضها البعض.
- يمكن توضيح العلاقة بين حجم غاز محدد ودرجة حرارة مطلقة.
- يمكن استنتاج العلاقة بين ضغط الغاز وحجمه من خلال درجة الحرارة.
- تبلغ أدنى درجة حرارة إلى الصفر المطلق على مقياس كلفن.
السيليزية
- يرمز لوحدة القياس السيليزية بالرمز C
- تلعب تلك الوحدة دورًا هامًا في هيئات الطقس.
- تستخدم وحدة السيليزية بشكل شائع في الحياة اليومية.
- يمكنك معرفة درجة حرارة الطقس اليومية من خلال استخدام هذه الوحدة.
الفهرنهيت
- يرمز لوحدة القياس الفهرنهيت بالرمز F
- يشير إلى أن استخدام وحدة الفهرنهايت مقتصر على الولايات المتحدة فقط.
وبهذا نصل لختام مقالنا التي قدمنا من خلاله إجابة وافية لسؤال هل الحرارة مادة ، ضمن التعرف على مفهوم الحرارة في العلوم الفيزيائية والعلوم الكيميائية، بالإضافة إلى طرق انتقال الطاقة الحرارية المختلفة، ووحدات قياس الحرارة المعتمدة من المنظمات العالمية التي تستخدم بشكل يومي وفي العديد من المعامل الكيميائية.
يمكنكم قراءة المزيد من المقالات المتنوعة حول الحرارة عبر الموسوعة العربية الشاملة.
- يشير المقال إلى بحث حول مصادر الحرارة والفرق بين الحرارة والطاقة الحرارية
- تعريف الحرارة في العلوم
- بحث عن الحرارة وطرق انتقالها
المراجع
