11.4 : آلية انتقال الحرارة

يعد فهم آليات نقل الحرارة أمرًا ضروريًا لفهم كيفية الحفاظ على توازن أجسامنا في الظروف البيئية المختلفة. عندما تكون البيئة محايدة حراريًا، يكون الجسم في حالة توازن، فلا يستخدم ولا يطلق الطاقة للحفاظ على درجة حرارته الأساسية. ومع ذلك، عندما لا تكون البيئة محايدة حراريًا، يستخدم الجسم أربع آليات لنقل الحرارة للحفاظ على التوازن: التوصيل، والحمل الحراري، والتبخر، والإشعاع. تسهل هذه الآليات نقل الحرارة من مناطق التركيز الأعلى إلى مناطق التركيز الأقل، وهي رائعة وضرورية لفهمنا لعلم وظائف الأعضاء البشرية.

التوصيل، وهو آلية نقل الحرارة، هي عملية نواجهها يوميًا. إنه انتقال الحرارة بين جسمين على اتصال مباشر. يحدث هذا عند البشر عندما يلامس الجلد جسمًا بدرجة حرارة مختلفة. على سبيل المثال، عندما تضع ممرضة كيسًا من الثلج على مريض يعاني من الحمى، تنتقل الحرارة من الجسم الأكثر دفئًا إلى كيس الثلج البارد، وبالتالي تقلل درجة حرارة جسم المريض. يوضح هذا التطبيق العملي للتوصيل أهميته وضرورته في فهمنا للتنظيم الحراري.

الحمل الحراري، وهو آلية أخرى لنقل الحرارة، هو عملية يمكننا ملاحظتها في محيطنا. انها تنطوي على نقل الحرارة بعيدا عن الجسم من خلال حركة الهواء. ويحدث ذلك عندما تعمل الحرارة المنبعثة من الجلد على تدفئة الهواء المحيط، والذي يرتفع بعد ذلك ويحل محله هواء أكثر برودة الذي يسخن. ومن الأمثلة على ذلك استخدام مروحة للتبريد؛ تعمل المروحة على تسريع حركة الهواء حول الجسم، مما يعزز فقدان الحرارة من خلال الحمل الحراري. يساعدنا هذا المثال الواقعي للحمل الحراري على تصور المفهوم وفهمه بشكل أفضل.

التبخر هو عندما يتحول السائل إلى غاز، مما يؤدي إلى إطلاق الحرارة من الجسم. إنها الطريقة الأساسية التي يفقد بها الجسم الحرارة. على سبيل المثال، أثناء النشاط البدني، يتعرق الإنسان، وعندما يتبخر العرق، فإنه يبرد الجسم.

الإشعاع هو انبعاث الحرارة من سطح جسم إلى آخر دون اتصال مباشر بينهما. على سبيل المثال، يمكن للجسم أن يشع الحرارة إلى البيئة المحيطة الأكثر برودة أو يمتص الحرارة من الشمس، مما يزيد من درجة حرارة الجسم دون اتصال جسدي بين الجسم ومصدر الحرارة. على سبيل المثال، يحدث الإشعاع عندما يشعر جسمنا بالدفء عند الوقوف بالقرب من النار، حتى بدون لمسها.