تنتقل الحرارة من المادة ذات درجة الحرارة الأقل إلى المادة ذات درجة الحرارة الأكبر على صورة طاقة حرارية صواب خطأ بيت العلم. صحيح، هذا مبدأ الانتقال الحراري الأساسي الذي يعرف بالتوصيل الحراري. يحدث التوصيل الحراري عندما تنتقل الحرارة من منطقة ذات درجة حرارة أعلى إلى منطقة ذات درجة حرارة أقل. وهذا يحدث حتى تصل درجة حرارة المناطق إلى توازن حراري، حيث تصبح درجات الحرارة متساوية.
تنتقل الحرارة من المادة ذات درجة الحرارة الأقل إلى المادة ذات درجة الحرارة الأكبر على صورة طاقة حرارية (صواب).
يمكن أن يحدث التوصيل الحراري عبر ثلاث طرق رئيسية:
- التوصيل الحراري بالتوصيل المباشر (Conduction): حيث ينتقل الحرارة عبر التصاق الجزيئات داخل المادة. هذا يحدث في المواد الصلبة بشكل رئيسي.
- التوصيل الحراري بالحمل (Convection): حيث ينتقل الحرارة عبر حركة السوائل أو الغازات. عندما تسخن سائلًا أو غازًا، يصعد الجزء الساخن لأعلى ويتم استبداله بالجزء البارد من السائل أو الغاز، وهذا يساهم في نقل الحرارة.
- التوصيل الحراري بالإشعاع (Radiation): حيث تنتقل الحرارة عبر الأشعة الكهرومغناطيسية (مثل الأشعة تحت الحمراء والأشعة الكونية) دون وجود وسط توصيلي. هذا يحدث على سبيل المثال عند نقل الحرارة من الشمس إلى الأرض.
لذلك، يمكن أن تنتقل الحرارة من مادة ذات درجة حرارة منخفضة إلى مادة ذات درجة حرارة أعلى بواسطة أي من هذه الطرق، اعتمادًا على الظروف والمواد المشاركة في عملية التوصيل الحراري.
تخزين الطاقة الحرارية
تخزين الطاقة الحرارية هو عملية تخزين الحرارة أو الطاقة الحرارية في مادة أو نظام بحيث يمكن استخدامها لاحقًا. يستخدم تخزين الطاقة الحرارية في العديد من التطبيقات، بما في ذلك توفير الطاقة وتحسين كفاءة النظم الحرارية. هناك العديد من التقنيات المستخدمة لتخزين الطاقة الحرارية، منها:
التخزين الحراري في مواد مخزنة: يمكن تخزين الحرارة في مواد مخصصة مثل المواد الحرارية العازلة أو مواد تتميز بقدرتها على تخزين الحرارة بفعالية. على سبيل المثال، يمكن استخدام مواد مثل الحصى أو الصخور النارية لتخزين الحرارة وإطلاقها في وقت لاحق لتسخين المياه أو توليد الكهرباء.
التخزين الحراري باستخدام السوائل: يمكن استخدام السوائل كوسيلة لتخزين الحرارة. حيث يتم تسخين السائل في وقت الإنتاج واستخدامه لاحقًا لتسخين أو تبريد المباني أو لتوليد الكهرباء.
التخزين الحراري بواسطة أنظمة التخزين الحراري المتقدمة: هناك تقنيات متقدمة تستخدم لتخزين الحرارة بشكل فعال، مثل التخزين الحراري باستخدام المواد المتغيرة الفازية (Phase Change Materials – PCM)، حيث يتغير حال المادة (سائل إلى صلب أو العكس) عند درجة حرارة معينة، مما يسمح بامتصاص وإطلاق الحرارة عند الحاجة.
التخزين الحراري باستخدام تكنولوجيا تخزين الطاقة الحرارية المركبة: تشمل هذه التقنيات أنظمة التخزين الحراري باستخدام مضخات الحرارة والمبادلات الحرارية لنقل وتخزين الحرارة بين مصادر مختلفة وأماكن التخزين.
تختلف تقنيات تخزين الطاقة الحرارية باعتبارها تستخدم لأغراض مختلفة مثل التدفئة المنزلية، تبريد المباني، تخزين الطاقة لمحطات الطاقة الشمسية والمراكز الحرارية، وغيرها من التطبيقات. تلعب هذه التقنيات دورًا مهمًا في تعزيز الكفاءة الطاقية وتقليل استهلاك الوقود الأحفوري والانبعاثات الضارة بالبيئة.
