مقارنة بين الطاقة الحرارية ودرجة الحرارة

الطاقة الحرارية هي نوع من الطاقة الموجودة طبيعيا في نظام متوازن، حيث لا يمكن تحويلها إلى أي نوع آخر من الطاقة إلا في حالة وجود فرق في مستوى الطاقة الحرارية بين النظام والبيئة المحيطة به. بالتالي، يحدث تحول في أشكال الطاقة داخل النظام لإنتاج الطاقة الحرارية، ولا توجد عملية تحويل للطاقة بكفاءة كاملة. وبسبب ذلك، يتم إنتاج الطاقة الحرارية في حركة الجزيئات داخل المادة بغض النظر عن الحالة الفيزيائية لها.

ما المقصود بدرجة الحرارة

درجة الحرارة هي أحد الأمور الهامة بسبب وجود الحياة والطبيعة، والتي لولا وجودها ما استطاعت كافة الكائنات الحية العيش على الأرض، وعرف الإنسان الحرارة بالفطرة منذ نشأته، ووجد العديد من الطرق من أجل توليدها كإشعال النيران أو استخدام الماء للتبريد والتخلص من الحرارة، وبدأ تطور معرفة الإنسان بالحرارة مع مرور الزمن، وأصبحت في الوقت الحالي هي علم قائم بذاته يؤثر على كافة جوانب الحياة المختلفة، لأنها تلعب دور مهم في التطور التكنولوجي والصناعي.

ترتبط العديد من العلوم بالحرارة في الوقت الحالي، وبالتالي فإن دراسة الإنسان للحرارة تمثل نوعًا من التطور والتقدم في مختلف أشكاله، حيث يتم التحكم في الطبيعة لصنع الأجهزة الإلكترونية التي نستخدمها اليوم في حياتنا اليومية.

الفرق بين درجة الحرارة والطاقة الحرارية

نتج عن التطور التكنولوجي الكبير الذي يسود في العصر الحالي ويعتمد بشكل كبير على الحرارة، أن الإنسان أصبح في حاجة ماسة إلى وجود نظام يمكنه تحديد الحرارة والتعامل معها بدقة متناهية، لأن وصف الحرارة بالساخن والبارد والمعتدل أصبح ممكنا في ضوء تطور العلوم التكنولوجية، وهذا ما دفع الإنسان إلى ابتكار العديد من المقاييس التي تساعده في تحديد حرارة الأجسام والبيئة المحيطة به، وتعرف هذه المقاييس بدرجات الحرارة.

تشير الطاقة الحرارية إلى الحرارة ذاتها، أي أن توليد الحرارة يؤدي إلى توليد طاقة حرارية يمكن قياسها باستخدام مقاييس الطاقة نفسها، مثل الجول.

ما المقصود بالحرارة النوعية

من المعروف أن درجة الحرارة تُعبر عن مقدار الحرارة في الأجسام المختلفة، ولكنها تساوي درجة الحرارة بين مادتين أو جسمين مختلفين، وهذا لا يعني بالضرورة أن يحدث تساوي للطاقة الحرارية فيهما، حتى في حالة أخذ كتلتين متساويتين من نفس المادتين، والمثال على ذلك أنه عند تسخين كيلو جرام من الحديد يحتاج إلى نصف الطاقة اللازمة من أجل تسخين 2 كيلو جرام من الحديد، وفي المقابل فإن تسخين كليو جرام من الحديد لا يحتاج إلى نفس الطاقة التي يحتاجها تسخين كيلو جرام من الماء على درجة مئوية واحدة.

والسبب في هذا الاختلاف يُعرف بالحرارة النوعية، أي أن المقصود بها هو مقدار الطاقة الحرارية اللازمة من أجل رفع درجة حرارة جسم ما درجة مئوية واحدة، وهي تختلف باختلاف الأجسام المختلفة، فمثلًا يحتاج رفع درجة حرارة كيلو جرام من الماء من 20 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية وقت أطول مما يحتاجه رفع درجة حرارة كيلو جرام من الحديد من 20 درجة إلى 100 درجة مئوية، وذلك لأن مقدار الطاقة الحرارية التي يجب أن تنتقل إلى الماء أكبر بكثير من التي يجب أن تنتقل إلى الحديد.

طبيعة بناء المادة

والسبب في هذا الاختلاف الكبير هو طبيعة بناء المادة والقدرة المتواجدة بها على توصيل الحرارة بالإضافة إلى عدد من العوامل الأخرى، حيث أنه بسبب الحرارة النوعية للماء يكثر استخدامه في التبريد لقدرته الكبيرة على استيعاب كميات أكبر بكثير من الحرارة من العديد من المواد الأخرى قبل أن يتم تسخينه إلى حرارة مرتفعة.