الحرارة:
والحد الأقصى لدرجات الحرارة الذي يُمكن أن ترتفع إليه غبر معروف، لكن درجة الحرارة داخل أسخن النجوم تُقدَّر بملايين الدرجات، أما أقلّ درجة حرارة يمكن (نظريًا) الوصول إليها، وتُسمّى بالصفر المطلق، فهي - 273,15°م.
فعند درجة الصفر المطلق، لا تحتوي الأجسام على طاقة حرارية أبدًا، ولم يتمكن الفيزيائيون حتى الآن من تبريد أيّ جسم من الأجسام إلى درجة الصفر المطلق، لذا فإن أيّ جسم ـ بما في ذلك أبرد الأجسام ـ يحتوي على بعض الطاقة الحرارية.
ولا يمكن رؤية الحرارة أو الطاقة ولكن يمكن رؤية الأثر الذي يحدثانه، فمثلاً، ينتج عن احتراق الوقود في محركات الطائرة النفاثة غازات ساخنة تتمدد فتوفر القدرة اللازمة لتحريك الطائرة.
استخدامات الحرارة:
تستخدم الحرارة في منازلنا في مجالات شتى؛ إذ نستخدمها في تدفئة المنازل وطبخ الطعام وتسخين الماء وتجفيف الملابس بعد غسلها، كما أن الحرارة هي التي تجعل المصابيح الكهربائية تضيء.
أما مجالات استخدام الحرارة في الصناعة فتكاد لا تحصى، فنحن نستخدمها في فصل الفلزات من خاماتها وفي تكرير البترول الخام. ونستخدمها في صهر الفلزات وتشكيلها وقطعها وتغليفها وتقويتها وضمّها بعضها لبعضً. ونستخدم الحرارة أيضًا في صناعة أو تحضير الأغذية والزجاج والورق والمنسوجات وعدّة منتجات أخرى.
ونستخدم الحرارة أيضًا في تشغيل معداتنا الآلية؛ فالحرارة التي تتولّد من الوقود المحترق في محركات كل من الطائرات والسيارات والصواريخ والسفن توفر القدرة اللازمة لتحريك هذه الآليات. وكذلك تجعل الحرارة المولدات الضخمة تدور وتولد الكهرباء التي تزودنا بالإضاءة.
مصادر الحرارة:
مصدر الحرارة هو أي شيء يُعطي حرارة، وتصدر الحرارة في كافة أشكالها من ستة مصـادر رئيسيـة هي:
- الشمس
- الأرض
- التفاعلات الكيميائية
- الطاقة النووية
- الاحتكاك
- الكهرباء.
أ- الشمس:
هي المصدر الحراريّ الأهم، حيث يصل جزء يسير جدًا من الحرارة المنتجة في الشمس إلى الأرض. وهذا الجزء يضمن استمرارية الحياة على الأرض للإنسان ولكل أنواع الكائنات الحية.
وتمتص البحار وسطح الأرض والنباتات والغلاف الجويّ حرارة الشمس، ويمكن جمع كميّات كبيرة من حرارة الشمس باستخدام أجهزة مثل الأفران الشمسية الضخمة، وتحتوي هذه الأفران الشمسية على مرايا تعكس أشعة الشمس من مساحة واسعة لتركّزها على بقعة واحدة.
| باطن الأرض يحتوي على طاقة هائلة |  |
وتحتوي على كميات كبيرة من الحرارة على أعماق بعيدة بباطنها، ويتسرَّب جزء من هذه الحرارة إلى السطح عندما يثور بركان مثلا. والمادة المنبعثة من البراكين ما هي إلا صخور صهرتها الحرارة الكامنة على أعماق بعيدة في باطن الأرض، كذلك تتسرَّب بعض الحرارة الموجودة في باطن الأرض أيضًا إلى السطح في شكل حِمم فوارة، وتقذف هذه النوافير الفوارة إلى الخارج بماء يغلي تم تسخينه بوساطة الصخور الساخنة الموجودة في باطن الأرض. ويمكن استخدام الحرارة الصادرة عن الأرض في توليد الكهرباء وتدفئة المباني وغيرها.
ج- التفاعلات الكيميائية:
يمكن أن تُنتج الحرارة بعدّة طُرق، ويُسمَّى التفاعل الكيميائيّ الذي تتّحد فيه مادة ما مع الأكسجين الأكسدة، وتنتج الأكسدة السريعة الحرارة بسرعة تكفي لإشعال اللّهب، وعندما يحترق الفحم أو الخشب أو الغاز الطبيعي أو أيّ وقود آخر، تتحد بعض المواد الموجودة في ذاك الوقود مع أكسجين الهواء فتكوّن مركّبات أخرى، ويُنتج هذا التفاعل الكيميائي، الذي يُعرف بالاحتراق، حرارة ونار.
وينتج مزج أنواع معينة من المواد الكيميائية بعضها مع بعض حرارة كذلك. فمثلا، إذا مُزج حامض الكبريتيك المركز مع الماء، فإن المزيج يصير ساخنًا لدرجة الغليان.
وفي كل الكائنات الحية، يتحول الطعام إلى حرارة، بالإضافة إلى طاقة وأنسجة حيّة عن طريق عملية التفاعل الحيوي، والتي تُسمى أيضًا الأيض، والأيض هو عبارة عن سلسلة تفاعلات كيميائية معقدة متوالية تقوم بها الخلايا الحية.
د- الطاقة النووية:
الطاقة النووية يمكنها أن تنتج كميات كبيرة من الحرارة، فالأسلحة النووية تُطلق كميات الحرارة بدرجة من الكثافة والسرعة بحيث تدمّر كل ما هو موجود حول مكان سقوطها، ولا يمكن التحكّم في الحرارة المنبعثة من هذه الأسلحة للاستفادة منها كما نريد، ولكن من الممكن أن تنتج الحرارة من الطاقة النووية ببطء كاف للاستفادة منها في توليد الكهرباء وإنجاز أعمال أخرى وذلك في جهاز يُسمّى المفاعل النووي.
هـ - الاحتكاك:
عندما يحتك جسم بجسم آخر تنتج حرارة، ويمثل الاحتكاك في معظم الأحيان مصدر حرارة غير مرغوب فيه لأنه ربما يُتلف الأشياء، فمثلاً الحرارة التي تنتج في أية آلة عندما تحتك أجزاؤها بعضها ببعض ربما تؤدي إلى تآكل هذه الأجزاء، ولذا يوضع زيت التشحيم بين أجزاء الآليات المتحركة المتلامسة، وينقص زيت التشحيم فاعلية الاحتكاك وبالتالي يقلّل توليد الحرارة.
| الكهرباء أحد مصادر الحرارة | |
يولد انسياب الكهرباء خلال الفلزات والسبائك وسائر الموصّلات (مواد تحمل أو توصل التيار الكهربائي) حرارة، ويستعمل الناس هذه الحرارة في تشغيل العديد من هذه الأجهزة مثل الأفران الكهربائية، وأجهزة التجفيف، والتدفئة ومحمصات الخبز الكهربائية، والكاويات الكهربائية.
