ماذا تفعل هذه الحاسبة
تعتمد هذه الأداة على قانون فورييه للتوصيل الحراري لمعرفة سرعة انتقال الحرارة عبر طبقة صلبة مثل الجدار أو النافذة أو لوح العزل أو غلاف الأنابيب. وتعطيك النتيجة قيمتين معًا: معدل التدفق الحراري الكلي (بالواط) والتدفق الحراري (واط لكل متر مربع). وهذه المبادئ الفيزيائية عامة وتنطبق في أي مكان.
طريقة الاستخدام
أدخِل التوصيلية الحرارية للمادة k (واط/م·كلفن)، ومساحة المقطع A (م²) العمودية على اتجاه سريان الحرارة، وسمك الطبقة d (م)، ثم درجتي الحرارة على الوجه الساخن والوجه البارد. وبما أنّ الفارق وحده هو المؤثر، يمكنك إدخال درجتي الحرارة بالدرجة المئوية (°م) أو بالكلفن (K) — والنتيجة واحدة في الحالتين.
شرح المعادلة
يخضع التوصيل في الحالة المستقرة للعلاقة $$Q/t = \frac{\text{k} \cdot \text{A} \cdot \Delta T}{\text{d}}$$ حيث \(\Delta T = T_{\text{الساخن}} - T_{\text{البارد}}\). فكلما زادت التوصيلية أو اتسعت المساحة أو اتسع فارق درجات الحرارة، ازداد تدفق الحرارة، بينما يقلّل السمك الأكبر من هذا التدفق. أما التدفق الحراري \(q = \frac{\text{k} \cdot \Delta T}{\text{d}}\) فهو ببساطة مقدار التدفق لكل وحدة مساحة.
مثال محلول
لنأخذ لوح عزل مساحته 10 م²، وسمكه 0.1 م، وتوصيليته \(k = 0.04\) واط/م·كلفن، ووجهه الساخن عند 20 °م والبارد عند 0 °م. هنا \(\Delta T = 20\). تدفق الحرارة $$= \frac{0.04 \times 10 \times 20}{0.1} = \textbf{80 واط}$$ والتدفق الحراري $$= \frac{0.04 \times 20}{0.1} = \textbf{8 واط/م}^2$$
الأسئلة الشائعة
هل يهم أن أستخدم الدرجة المئوية أو الكلفن؟ لا. فالقانون يعتمد على فارق درجات الحرارة، وتغيّر مقداره درجة مئوية واحدة يساوي تغيّر مقداره كلفن واحدًا، لذا تبقى النتيجة نفسها.
ما هي التوصيلية الحرارية k؟ هي خاصية للمادة تعبّر عن مدى سهولة نقلها للحرارة. فالنحاس ≈ 400 واط/م·كلفن، والزجاج ≈ 1، وعازل الألياف الزجاجية ≈ 0.04.
هل تصلح هذه الحاسبة للحالة المستقرة فقط؟ نعم — فهي تنمذج التوصيل في الحالة المستقرة بخصائص ثابتة ودون أي توليد داخلي للحرارة.
