استخدامات الطاقة الحرارية كما سنتحدث كذلك عن أنواع الطاقة الحرارية الأرضية و تعريف الطاقة الحرارية و أنواع الطاقة الحرارية الأرضية كل تلك الموضوعات تجدونها من خلال مقالنا هذا.
محتويات المقال
استخدامات الطاقة الحرارية
تستخدم الطاقة الحرارية في الطهي والتدفئة والخبز وتسخين المياه وفي المصانع فهي تستخدم في جميع نواحي الحياة.
مصادر الطاقة الحرارية
1-الاحتكاك تنشأ الطاقة الحرارية من قوة الاحتكاك ولتوضيح كيفية حدوث ذلك فمثلًا في حالة دفع رجل لصندوق بسرعة ثابتة على أرضية خشنة فإن ذلك العمل المنجز لم يتم تخزينه كنوع من أنواع الطاقة الأخرى فنتج عن ذلك نقل الطاقة إلى طاقة حرارية تنتج بين الصندوق والأرضية مما يؤدي إلى رفع درجة حرارتهما.
2-الطاقة الشمسية تعتبر الشمس مصدرًا لمعظم أنواع الطاقة التي يستخدمها البشر يوميًا، وحيث أنّ الشمس تسمح للنباتات بالنمو وإنتاج غذائها كما أنّها تعتبر إحدى مصادر الطاقة المتجددة المستخدمة لإنتاج الحرارة والكهرباء.
3-الطاقة النووية تستغل المفاعلات النووية في محطات الطاقة النووية طاقة التحلل الإشعاعي في اليورانيوم أو العناصر الأخرى الطاقة الحرارية الناتجة عن التفاعلات النووية؛ لغلي الماء والذي بدوره يعمل على تحريك التوربينات والمولدات الكهربائية، وبالإضافة إلى ذلك فإنّ الطاقة النووية تمثل نسبة 20٪ من الكهرباء المنتجة في الولايات المتحدة
أنواع الطاقة الحرارية الأرضية
1- محطات التبخير
تستخدم هذه المحطات السوائل الموجودة بضغط عالي تحت الأرض حيث يتم تركزها في وعاء ذي ثقب صغير يؤدي إلى وعاء أخر ذي ضغط معتدل، فعند حركة السائل من الوعاء الأول إلى الثاني عبر الثقب يتبخر بسبب السرعة وفرق الضغط العالي. يحرك البخار التوربين فيحرك بدوره المولدات الكهربائية التي تنتج الكهرباء.
يضخ الماء المتكثف المتبقي إلى الأرض عبر بئر الحقن.
2- محطات البخار الجاف
هذه الطريقة هي أقدم الطرق واكثرها إنتشارا، وهي نفس الطريقة التي استخدمت في إيطاليا سنة 1904م.
تستخدم هذه المحطات الماء الموجود بشكل طبيعي في الطبقات الأرضية العميقة والموجود تحت تأثير ضغط وحرارة عاليين، فيتم إستخراجه بواسطة حفر آبار عميقة فيخرج على شكل بخار ماء بسبب حرارته العالية وبسبب فرق الضغط . يسير هذا البخار في أنابيب ثم يعرض لتوربينات تدور المولدات الكهربائية التي تنتج الطاقة الكهربائية. يضخ الماء المتكثف إلى الأرض عبر بئر آخر بسمى بئر الحقن.
3- محطات الدائرة المزدوجة
تستخدم هذه المحطات السوائل الموجودة تحت الارض ذات درجة غليان مرتفعة (حوالي 200 مئوبة) يتم ضخها إلى الأعلى حيث تقوم بتسخين الماء ذي درجة غليان عادية (100 مئوية) في أنبوب آخر يمر بمحاذات الأنبوب الساخن.
يتبخر الماء الذي تم تسخينه بسبب درجة الحرارة المرتفعة للسائل في الأنبوب الآخر. يحرك البخار توربين المولد الكهربائي ويتكثف فيعود مجددا إلى محاذات الأنبوب الساخن، ويتحرك بهذه الطريقة في دوران مستمر.
يضخ الماء المستخرج مجددا إلى الأرض عبر بئر الحقن.
تعريف الطاقة الحرارية
الطاقة الحرارية شكل معهود من أشكال الطاقة، يتم انتقالها عن طريق التوصيل أو الإشعاع أو الحمل. حيث يتم انتقال الحرارة دائما من الجسم الساخن إلى البارد. ويتسبب انتقال الحرارة من جسم إلى جسم ارتفاع درجة حرارته.
الطاقة الحرارية هي أول ماعرفه الإنسان عن الطاقة، بصرف النظر عن معرفته أو عدم معرفته بأن أشعة الشمس هي أيضا نوع من أنواع الطاقة. كانت سيطرة الإنسان الأول على الطاقة الحرارية من خلال إيقاد النار سببًا رئيسيًا في تطوره الحضاري. وحتى الآن تلعب الطاقة الحرارية دورًا هامًا يوميًا في حياتنا، فنحن نطهو الطعام بها، ونولد منها في المحطات الحرارية الطاقة الكهربائية، كما أننا نستغلها في إدارة المحركات مثل الآلة البخارية ومحرك الاحتراق الداخلي والمحرك النفاث والصواريخ.
يمكن تحويل الطاقة الحرارية إلى أي نوع آخر من الطاقة مثل الطاقة الميكانيكية كما في السيارة، أو طاقة كهربائية كما في محطة الطاقة الكهربائية أو طاقة إشعاعية كما في النار أو في النجوم وغيرها.
لهذا حظيت الطاقة الحرارية منذ القدم بالدراسة، وصيغت قوانينها خلال القرن التاسع عشر فيما يسمى علم الحركة الحرارية (ترموديناميكا).
تقاس الطاقة الحرارية بوحدة سعرة أو بوحدة جول.
عندما تكتسب المادة حرارة ترتفع طاقة الحركة لجزيئاتها وتظهر في صورة طاقة حرارية، وتخفض افتقاد جسم للحرارة من طاقة حركة جزيئاته. فالطاقة الحرارية هي طاقة حركية وتلك الحركة تظهر كحركة عشوائية لجزيئات المادة في الغازات والسوائل، وحركة اهتزازية للشبكة البلورية للمادة الصلبة وينقلها ما يسمى فوتون.
إذا كانت الطاقة الحركية لجميع جزيئات مادة ما مساوية للصفر، فتكون درجة حرارته عند الصفر المطلق حيث الكتلة m والحرارة النوعية c دائما لا تصلان إلى الصفر. ومقياس درجة الحرارة هي كلفن وهي المرجع لمقاييس درجة الحرارة مثل الدرجة المئوية أو الدرجة فهرنهايت. درجة الصفر المطلق هي -16 و273 بدرجة الحرارة المئوية.
