تعريف الطاقة الحرارية

الطاقة الحرارية

الطاقة الحرارية هي الطاقة الداخلية الموجودة في نظام معين في حالة التوازن الديناميكي الحراري، وبشكلٍ عام لا يُمكن تحويل الطاقة الحرارية إلى عمل مفيد بسهولة عندما تُستهلك الطاقة في الأنظمة التي لا يُوجد فيها توازن حراري ديناميكي، ومثال ذلك يمتلك السائل المتدفق أو المادة الصلبة طاقة يُمكن تحويلها للعمل في بعض الأجهزة الميكانيكية مثل الطاحونة الهوائية أو توربين المياه، ولكن لا يُمكن لنفس السائل أو المادة الصلبة القيام بأي عمل عندما يكون في حالة توازن ديناميكي حراري، أي أنه يجب دمج كل منهما مع مادة أخرى عند درجة حرارة مختلفة كما هو الحال في المحرك الحراري.

المحركات الحرارية

تُعتبر المحركات التي تعمل بالبنزين والديزل والتوربينات البخارية وتوربينات الغاز أمثلة على المحركات الحرارية، حيث تعمل جميع المحركات الحرارية على مبدأ دوري يتم من خلاله استخراج الطاقة الحرارية من مصادر معينة، ثمَّ تحويل جزء من الطاقة إلى عمل مفيد، واستخدام الطاقة المتبقية في شيء آخر.

التوسع الحراري والتوتر

تتوسع جميع المواد سواء كانت صلبة أو سائلة أو غازية عند تسخينها، وتتقلص عند تبريدها، وبشكلٍ عام تُستخدم هذه الفكرة في كثير من الأعمال، كأن يقوم الإنسان بفتح قنينة زجاجية محكمة الإغلاق بغطاء معدني عن طريق رفع درجة حرارة الغطاء، أي أن يضع الغطاء تحت ماء الصنبور الساخن بهدف توسيع فتحة الغطاء، ثمّ فتحها بسهولة.

العلاقة بين الطاقة الحرارية وكلفن

يُطلق على مجموع الطاقات الحركية العشوائية للجزيئات اسم الطاقة الحرارية، حيث تتحرك الجزيئات في المادة حركة عشوائية، ويعتمد الجزيء الذي لديه طاقة حركية متوسطة على مقياس درجة الحرارة كلفن، كما يتناسب متوسط الطاقة الحركية مع درجة الحرارة كلفن، وبشكلٍ أوضح فإنّ الطاقة الحرارية تتناسب تناسباً طردياً مع درجة الحرارة كلفن.