نحن نعلم أن المادة تتكون من جزيئات صغيرة تسمى الذرات والجزيئات. يمكن أن توجد الجزيئات بحرية في الطبيعة وتمتلك جميع خصائص المادة. الجزيئات في حالة حركة ولديها أيضًا قوة الجذب فيما بينها. نظرًا لأن جزيئات الحركة لديها طاقة حركية وبسبب قوة الجذب ، فإنها تمتلك طاقة كامنة. عندما يتم تسخين مادة ما (أو عندما تمتص مادة ما الحرارة) تبدأ الجزيئات في الاهتزاز بشكل أسرع وبالتالي تزداد الطاقة الحركية. عندما يتم تبريد المادة ، تتباطأ حركة الجزيئات وبالتالي تقل الطاقة الحركية. تُسمى الطاقة الحركية الكلية لجزيئات المادة طاقتها الحركية الداخلية وتسمى الطاقة الكامنة الكلية للجزيئات طاقتها الكامنة الداخلية. يُطلق على مجموع الطاقة الحركية الداخلية والطاقة الكامنة الداخلية إجمالي الطاقة الداخلية أو الطاقة الحرارية للمادة. يقاس بوحدة الجول.
سوف نتعلم في هذا الدرس:
عندما يظل جسمان على اتصال بدرجات حرارة مختلفة ، تتدفق الحرارة من الجسم عند درجة حرارة عالية إلى الجسم عند درجة حرارة منخفضة . متوسط الطاقة الحركية للمادة هو مقياس لدرجة حرارة الجسم. عندما يكون هناك ارتفاع في متوسط الطاقة الحركية لجزيئات مادة ما ، تزداد درجة حرارتها ، وإذا حدث انخفاض في متوسط الطاقة الحركية لجزيئات المادة ، تنخفض درجة حرارتها.
احتفظ بالمقلاة على اللهب. سرعان ما تسخن المقلاة ، لأن الحرارة تنتقل من اللهب إلى المقلاة. الآن قم بإزالة المقلاة من اللهب. يبرد المقلاة تدريجيًا لأن الحرارة تنتقل من المقلاة إلى المناطق المحيطة. في كلتا الحالتين ، تتدفق الحرارة من جسم أكثر سخونة إلى جسم أكثر برودة.
التجربة 1: لنفترض أن لدينا شيئين. الكائن أ الذي تبلغ درجة حرارته 100 درجة مئوية والجسم ب بدرجة حرارة 10 درجة مئوية. احتفظ بكلا الجسمين على اتصال مع بعضهما البعض.
النتيجة: ستنتقل الحرارة من الجسم أ إلى ب حتى تتساوى درجة الحرارة في كلا الجسمين. لنفترض أن الجسم أ ينخفض إلى 50 درجة مئوية وترتفع درجة حرارة الجسم البارد ب إلى 50 درجة مئوية. تُعرف هذه الحالة بالتوازن الحراري. في حالة التوازن الحراري ، لا تزال الطاقة الحرارية تنتقل بين هذين الجسمين ولكن التدفق الصافي للطاقة الحرارية هو صفر.
التجربة 2: تسخين الماء في مقلاة صغيرة. بعد خمس دقائق ، حاول إمساك مقبض المقلاة لإزالتها من اللهب. ماذا تعتقد سيحدث ليديك؟ سترفع يدك فورًا عن المقبض الفولاذي. 
ستشعر يدك بحرارة المقلاة. السبب هو أن بعض الطاقة الحرارية تنتقل من المقلاة إلى يدك. تنتقل الحرارة من جسم ساخن إلى جسم بارد إذا كان هناك اتصال بينهما. في الفيزياء ، نقول إن نقل الحرارة يتطلب وسيطًا. التوصيل الحراري هو حركة الحرارة من جسم إلى آخر له درجة حرارة مختلفة عندما يتلامس كل منهما مع الآخر. في المواد الصلبة بشكل عام ، تنتقل الحرارة بعملية التوصيل.
أمثلة:
الموصلات والعوازل
هل جميع المواد توصل الحرارة بسهولة؟ يجب أن تكون قد لاحظت أن المقلاة المعدنية للطهي لها مقبض بلاستيكي أو خشبي. يمكنك رفع وعاء ساخن عن طريق الإمساك به من المقبض دون أن يصاب بأذى. السبب هو أن الأجسام المختلفة تقوم بتوصيل كميات مختلفة من الطاقة الحرارية بسبب طبيعة المادة التي تتكون منها.
التجربة 3:
سخني الماء في مقلاة صغيرة أو دورق. اجمع بعض الأشياء مثل ملعقة فولاذية وميزان بلاستيكي وقلم رصاص ومقسم. اغمس أحد طرفي كل من هذه المقالات في الماء الساخن. انتظر بضع دقائق ثم قم بإخراج هذه المقالات واحدة تلو الأخرى عن طريق لمس النهاية المنخفضة. أدخل ملاحظتك في جدول:
| مقالة - سلعة | مصنوع من | هل الطرف الآخر ساخن Y / N؟ |
| ملعقة فولاذية | معدن | ص |
| مقسم | معدن | ص |
| مقياس | بلاستيك | ن |
| قلم | خشب | ن |
المادة التي تسمح للحرارة بالمرور من خلالها بسهولة هي موصلات للحرارة. على سبيل المثال ، الحديد والصلب والألمنيوم والنحاس. المواد التي لا تسمح للحرارة بالمرور من خلالها بسهولة هي موصلات رديئة للحرارة مثل البلاستيك والخشب. تُعرف الموصلات الضعيفة بالعوازل.
الماء والهواء موصلين رديئين للحرارة. ثم كيف يتم انتقال الحرارة في هذه المواد؟ دعنا نكتشف!
التجربة 4: ضع يدك فوق النار بقليل. كن حذرا. ضع يديك على مسافة آمنة من اللهب حتى لا تحترق.
نتيجة: ستشعر بسخونة النار. حتى الآن علمنا أن الحرارة تنتقل بين الأشياء عندما تكون على اتصال ببعضها البعض ، فما الذي يجعل أيدينا تشعر بدفء النار دون لمسها؟ السبب: تمتلك جزيئات السوائل (السائل والغازات) طاقة حركية وكما نعلم تعتمد الطاقة الحركية للغاز على الطاقة الحرارية أو درجة الحرارة. تمتص جزيئات الغاز الملامسة للنار الطاقة الحرارية من النار ، ونتيجة لذلك تزداد الطاقة الحركية لجزيئات الغاز وبالتالي ترتفع وتضرب يدك. تمتص الأيدي الطاقة الحرارية من هذه الجزيئات وتشعر بالحرارة.
دعونا الآن نرى كيف يحدث انتقال الحرارة في حالة السائل:
التجربة 5: خذ دورق واملأه بالماء وضعه فوق اللهب.
النتيجة: عند تسخين الماء ، يسخن الماء القريب من اللهب. يرتفع الماء الساخن عندما تصبح جزيئات الماء أقل كثافة لأنها تمتص الطاقة الحرارية. يتحرك الماء البارد من الجانبين لأسفل باتجاه مصدر الحرارة. يصبح هذا الماء ساخنًا أيضًا ويرتفع ويتحرك الماء من الجانبين لأسفل. تستمر هذه العملية حتى يتم تسخين الماء بالكامل.
يُعرف هذا النمط من نقل الحرارة بسبب الحركة الضخمة للسوائل بالحمل الحراري.
أمثلة:
عندما نخرج في الشمس نشعر بالدفء. كيف تصل حرارة الشمس إلينا؟ لا يمكن أن تصل إلينا عن طريق التوصيل أو الحمل الحراري حيث لا يوجد وسط مثل الهواء في معظم أجزاء الفضاء بين الأرض والشمس. من الشمس تأتي الحرارة إلينا من خلال عملية أخرى تعرف بالإشعاع . لا يتطلب نقل الحرارة عن طريق الإشعاع أي وسيط. يمكن أن يحدث سواء كان الوسيط موجودًا أم لا.
كل جسم يشع حرارة. كما يعطي أجسامنا أيضًا الحرارة إلى المناطق المحيطة ويتلقى منها الحرارة عن طريق الإشعاع. عندما تسقط هذه الحرارة على جسم ما ، ينعكس جزء منه ، ويتم امتصاص جزء منه وقد ينتقل جزء منه. تزداد درجة حرارة الجسم بسبب الجزء الممتص من الحرارة.
التجربة 6: خذ حاويتين معدنيتين متطابقتين ، واحدة باللون الأسود والأخرى باللون الأبيض. صب كميات متساوية من الماء في كل منها واتركها في شمس منتصف النهار لمدة ساعة تقريبًا.
النتيجة: قياس درجة حرارة الماء في كلا الوعاءين. درجة حرارة الماء في الحاوية السوداء أكثر من الحاوية ذات اللون الأبيض. الأجسام السوداء تمتص الإشعاعات بشكل جيد بينما الأجسام البيضاء هي ماصات سيئة أو عاكسات جيدة للإشعاعات.
أمثلة:
