تعرف الحرارة على إنها كمية الطاقة التي يحصل عليها جسم ما فتزيد من سخونته. ففي الطبيعة لا يوجد جسم ليست فيه طاقة، لذلك فان الأجسام تختلف في كمية الطاقة التي تحتوي عليها. أما درجة الحرارة فهي الوسيلة المستخدمة لقياس كمية الطاقة في الجسم أو كمية الحرارة. فهناك فرق بين الطاقة نفسها وقياس الطاقة. فالكلمتان إذاً ليستا واحدة كما يبدو لأول وهلة، علماً أنهما غالباً ما تستعملان معاً أو نستعمل كلمة لنعني بها الكلمة الأخرى. فأحيانا نقول الحرارة لنعني درجة الحرارة والعكس صحيح. تختلف كمية الطاقة بين جسم وأخر رغم تساوي درجة حرارتهما. لان كمية الطاقة في الجسم تعتمد على طبيعة الجسم نفسه وكتلته، فالجسم الكبير يحتوي على طاقة أكبر بكثير من الجسم الصغير. بينما درجة الحرارة في الجسم تعتمد على الحرارة النوعية في ذلك الجسم. والحرارة النوعية هي كمية الطاقة المطلوبة لرفع درجة حرارة الجسم درجة حرارية واحدة. فالحرارة النوعية بين الماء والأرض اليابسة مختلفة. لذلك لو أعطينا نفس كمية الطاقة إلى ماء والى تربة فإننا سوف نلاحظ إن درجة حرارة التربة تسجل ارتفاعاً عن درجة حرارة الماء، وذلك لان الحرارة النوعية للماء أكبر من الحرارة النوعية للتربة.

تنتقل الطاقة بثلاثة طرق:

(1) الإشعاع Radiation وهي طريقة نقل الطاقة بدون واسطة. حيث إن الأجسام المحتوية على طاقة أو منتجة للطاقة تشع. والأشعة التي تخرج منها هي الأشعة الكهرومغناطيسية التي لها القدرة على التحرك الذاتي بدون وجود جسم وسيط لنقلها. حيث أن للأشعة أطوال موجية تقاس بالميكرون، وهو وحدة قياس (1) مليمتر يساوي 1000 ميكرون). فالقوانين الفيزيائية تشير إلى أن كل جسم درجة حرارته أكبر من الصفر المطلق تشع وان طول موجة الإشعاع الصادرة من الجسم تعتمد على درجة حرارة الجسم. فجسم حار مثل الشمس تخرج منة أشعة قصيرة الموجة، بينما جسم بارد مثل الأرض تخرج منة أشعة طويلة الموجة. والإشعاع هو الطريقة الوحيدة التي تنتقل فيها الطاقة من الشمس التي هي المصدر الأساسي للطاقة للغلاف الغازي والأرض. فلولا الإشعاع لما استطاعت الطاقة الشمسية أن تنتقل من خلال الفراغ الخالي من الهواء بين الشمس والغلاف الغازي. كما إن الهواء شفاف أمام الأطوال الموجية القصيرة، لذلك يسمح للأشعة الشمسية القصير من النفاذ للوصول إلى سطح الأرض. إن الشعور بحرارة جسم يقف بالقرب منك خاصة في أيام الشتاء هو نقل للطاقة بالإشعاع.

(2) الحمل Convection: وهي طريقة لنقل الطاقة عن طريق انتقال كامل للكتلة الحاملة للطاقة إلى مكان أخر. فلو وضعنا مدفئة في زاوية من الغرفة، فإننا سنلاحظ إن جو الغرفة سيدفأ بعد قليل. ولنتأكد من أن الطاقة لم تنتقل بالإشعاع فقط، فان وجود دخان في الغرفة سيبين حركة الهواء. سنلاحظ إن جزء الدخان الموجود فوق المدفئة سيتمدد مرتفعاً إلى الأعلى، لان التسخين جعل منة أخف وزناً من الهواء المجاور له ارتفاع الدخان إلى الأعلى سيجعل الدخان المجاور يحل محلة، وبعد أن يسخن يتحرك مرتفعاً وهكذا. أي إننا سنلاحظ بعد فترة إن هناك دورة هوائية في الغرفة مما يعني انتقال كتلة الهواء الساخنة لتسخن الأجزاء الأخرى. نفس الشيء يحدث للماء الذي يوضع على النار لتسخينه حيث سنلاحظ ارتفاع الماء من أسفل الإناء الملامس للنار إلى الأعلى، ليحل محلة ماء بارد من الأعلى وهكذا إلى أن يسخن الماء كله. طريقة نقل الطاقة بالحمل تقتصر على الغازات والسوائل.

(3) التوصيل Conduction وهي طريقة لنقل الطاقة عن طريق التماس. فكل الأجسام تتكون من جزيئات تزداد حركتها إذا ازدادت الطاقة فيها. فعند تسخين قضيب من الحديد من أحد أطرافه مثلاً، فان الطاقة ستنتقل بسرعة إلى الطرف الآخر من القضيب. ما يحصل هو أن الجزيئات المكونة للحديد لتقاربها فان الجزيء الملامس للنار سوف يسخن فتزداد حركته لذلك سينقل جزءاً من الطاقة إلى الجزيء الملاصق له، وهكذا إلى أن تنتقل الطاقة عبر القضيب كله إن طاقة التوصيل تكون على أشدها في الأجسام الصلبة، وتضعف في الأجسام السائلة وتضعف أكثر في الأجسام الغازية. لذلك يقال إن هناك أجسام جيدة التوصيل للحرارة وأجسام أخرى رديئة التوصيل للحرارة، والهواء من الأجسام الرديئة التوصيل للحرارة. يلاحظ مما سبق إن انتقال الطاقة من الشمس إلى الغلاف الغازي تتم عن طريق الإشعاع فالإشعاع إذا هو المسئول الأكبر عن نقل الطاقة. إن اختلاف كمية الإشعاع بين العروض المختلفة يؤدي إلى أن تنتقل الطاقة بين أجزاء الغلاف الغازي بالحمل فينقل الهواء الساخن إلى أجزاء باردة عن طريق الرياح والاضطرابات الطقسية والهواء البارد إلى المناطق الدافئة وكذلك عن طريق التيارات البحرية التي تنقل الماء إلى المناطق الباردة والماء البارد إلى المناطق الدافئة ليسخن. فالحمل يساهم بنقل كمية جيدة من الطاقة بين أجزاء الغلاف الغازي. واقل نقل للطاقة يتم عن طريق التوصيل، حيث تسخن طبقة رقيقة من الهواء ملامسة للأرض لا تزيد عن عدة سنتمترات.

مواضيع ذات صلة

الموازنة الإشعاعية Solar Radiation Budget

الغلاف الغازي والإشعاع الشمسي Solar Radiation and Atmosphere

اجهزة قياس الطاقة الشمسية Solar Radiation Instruments ​

استخدامات الطاقة الشمسية Uses of Solar Radiation

مصادر الطاقة Energy Recourses

الطاقة والموقع الصناعي

نظرية المد الغازي

ترکیب الغلاف الجوي

حساب الطاقه الإشعاعيه الواصلة إلى الأرض

الوضع الاقتصادي في بريطانيا

موارد الطاقة Energy resources

تذبذب الاسعار prices fluctuation