دائمًا ما يحصل خلط في مصطلحي الطاقة الحرارية ودرجة الحرارة، وما نود التنويه إليه في هذا المقال أن هناك اختلاف ما بين درجة حرارة الجسم وطاقته الحرارية، وذلك من خلال توضيح المقصود بالطاقة الحرارية، , ومن ثم توضيح درجة الحرارة، وفي النهاية الفرق بين درجة الحرارة والطاقة الحرارية .
درجة الحرارة والطاقة الحرارية
قبل التعرف على الفرق بين درجة الحرارة والطاقة الحرارية سنقوم بتعريف درجة الحرارة اولًا:
- خاصية فيزيائية ، تميز متوسط الطاقة الحركية لجزيئات الجسم في التوازن الديناميكي الحراري
- من خواص للمادة ، ومن خلالها تحدد صفات مختلفة للمادة مثل الحارة والباردة، حيث أنَّ الأجسام الأكثر دفئًا يكون لها درجة حرارة أعلى من الأجساد الأكثر برودة.
- تلعب درجة الحرارة دورًا مهمًا في جميع مجالات العلوم الطبيعية كالفيزياء والجيولوجيا والكيمياء وعلوم الغلاف الجوي وعلم الأحياء،
- تعتمد عليها العديد من الخواص الفيزيائية للمواد، بما في ذلك الحالات الثلاث والبلازما والكثافة والذوبان وضغط البخار والتوصيل الكهربائي.
- تلعب درجة الحرارة أيضًا دورًا مهمًا في تحديد سرعة ونطاق التفاعلات الكيميائية.
- تقاس درجة الحرارة باستخدام موازين الحرارة، حيث تستخدم ثلاثة مقاييس درجة حرارة حاليًا في العلوم والصناعة، اثنان منهم على نظام سلزيوس و كلفن، بينما يستخدم مقياس فهرنهايت بشكل أساسي في الولايات المتحدة.
- عندما يتلامس جسمان بدرجات حرارة مختلفة يحدث التبادل الحراري بينهما، مما يتسبب في تبريد الجسم الأكثر دفئًا وتسخين الجسم الأكثر برودة.
- يتوقف التبادل الحراري عندما تصبح درجة حرارة الجسمين متساوية، حيث يحدث ما يسمى التوازن الحراري.
- عندما تنخفض درجة الحرارة تنخفض شدة الحركة الحرارية، وتسمى درجة الحرارة التي تنتهي عندها الحركة الحرارية للجسيمات الصفر المطلق.
- يتوافق الصفر المطلق على مقياس سيلزيوس مع درجة حرارة -273.16 درجة مئوية.
الطاقة الحرارية
والآن سننتقل إلى تعريف الطاقة الحرارية ثم الإنتقال إلى الفرق بين درجة الحرارة والطاقة الحرارية .
- خاصية مادية تميز قدرة النظام على تغيير حالة البيئة أو تنفيذ العمل.
- يمكن أن تُنسب الطاقة إلى أي جسيم أو كائن أو نظام.
- هناك أشكال مختلفة من الطاقة ومن بينها الطاقة الحرارية، وهذا الفرق بين درجة الحرارة والطاقة الحرارية
- الطاقة الحركية الكلية للعناصر الهيكلية للنظام (الذرات ، الجزيئات ، الجسيمات المشحونة) تسمى الطاقة الحرارية.
- شكل من أشكال الطاقة المرتبطة بحركة العناصر الهيكلية التي يتكون منها النظام، ومع زيادة درجة حرارة الجسم ، تزداد الطاقة الحركية، ومع زيادة الطاقة الحركية ، تزداد طاقة الجسم الحرارية، ولذلك تزداد الطاقة الحرارية للأجسام مع زيادة درجة حرارتها.
- تعتمد الطاقة الحرارية على كتلة الجسم، فمثلًا لو أخذنا كوبًا من الماء وبحيرة بنفس درجة الحرارة، فإنه عند نفس درجة حرارة الماء ، يكون متوسط الطاقة الحركية للجزيئات هو نفسه. ولكن في البحيرة ، تكون كمية الجزيئات والطاقة الحرارية للمياه على التوالي أكبر بكثير.
- يمكن نقل الطاقة الحرارية عن طريق التوصيل والحمل الحراري والإشعاع، حيث تنتقل الطاقة من أجزاء الجسم (أو الجهاز) ذات درجة الحرارة المرتفعة إلى الأجزاء التي تكون درجة الحرارة فيها أقل، وتستمر العملية حتى تتساوى درجة الحرارة في الجسم (أو النظام).
- بالاعتماد على الطاقة الحرارية للمواد فإنها تقسم إلى موصلات وعوازل، حيث تسمح الموصلات (مثل المعادن) بحركة سهلة للطاقة الحرارية من خلالها ، بينما لا تسمح العوازل (مثل البلاستيك) بذلك.
الفرق بين درجة الحرارة والطاقة الحرارية
والآن بعد أن وضحنا تعريف كل من الطاقة الحرارية ودرجة الحرارة، سنتطرق الآن إلى توضيح الفرق بين درجة الحرارة والطاقة الحرارية ، وهي على النحو التالي:
- متوسط الطاقة الحركية للعناصر الهيكلية للنظام (الذرات و الجزيئات والجسيمات المشحونة) هو درجة الحرارة.
- بينما الطاقة الحركية هي الطاقة الحركية الكلية للعناصر الهيكلية للنظام.
- تكون قيم درجة الحرارة موجبة أو سالبة، بينما للطاقة الحرارية دائمًا قيم موجبة.
- وحدة قياس درجة الحرارة بالدرجات المئوية والكلفن والفهرنهايت، بينما وحدة قياس الطاقة الحرارية بالجول والسعرات الحرارية.
- لا تعتمد درجة الحرارة على كمية المادة؛ فهي مرتبطة بمتوسط الطاقة الحركية للجسيمات.
- بينما تعتمد الطاقة الحرارية على كمية المادة – فهي مرتبطة بالطاقة الحركية الكلية للجسيمات
