عند بناء أرضية للاستخدام السلبي للطاقة الشمسية ، أو استخدام سطح حجري للحفاظ على الخبز دافئًا أثناء التقديم ، من المهم معرفة أي نوع من الصخور سيحتفظ بالحرارة على أفضل وجه. القدرة على الاحتفاظ بالحرارة هي وظيفة للسعة الحرارية المحددة للحجر وكثافته. يمكن أن يكون العامل الآخر في اختيار الحجر هو سرعة نقل الحرارة للحرارة ، والتي تسمى التوصيل الحراري. ضع قدرة الحجر على تخزين الحرارة مع التوصيل الحراري للعثور على الحجر الذي يمتص الحرارة بشكل أفضل ، ويقوم بذلك بشكل أسرع.
بلاط الموزاييككثافة الطاقة من الحجر
جدار الصخور في الهواء الطلق.السمة الأكثر أهمية للحجر التي يجب أن تحتفظ بالحرارة هي قياس قدرتها الحرارية المحددة. الحرارة المحددة للمادة هي كمية الطاقة اللازمة لرفع كيلوغرام واحد من المادة درجة مئوية واحدة.
ثاني أهم خصائص الحجر المستخدم لامتصاص الحرارة هو كثافته. بالنسبة لمادتين حجريتين لهما نفس الحرارة المحددة ، ستكون الصخور الأكثر كثافة أصغر وتحتفظ بنفس الطاقة الحرارية.
كثافة طاقة الحجر هي الحرارة المحددة مضروبة في كثافته على أساس وحدة. يعطي هذا رقمًا يوضح مدى قدرة الصخور على تخزين الحرارة ، إذا كان كل صخرة بنفس الحجم. سيكون للحجر ذي أعلى كثافة طاقة أكبر قدرة على امتصاص الحرارة ، بسمك معين أو حجم معين.
أي الأحجار تمتص أكثر حرارة؟
صخور البازلت.بالنسبة للمواد الطبيعية الشائعة ، فإن الأحجار ذات أعلى كثافة للطاقة (من الأعلى إلى الأدنى) هي الجبس والحجر الأملس والبازلت والرخام والحجر الجيري والحجر الرملي والجرانيت.
بالنسبة للمواد الشائعة من صنع الإنسان المستخدمة في البناء ، فإن الحجر ذو أعلى كثافة من الطاقة هو طوب النار ، يليه الأسفلت والخرسانة والطوب العادي. لاحظ أن الخرسانة المصنوعة من حجر البازلت سيكون لها كثافة طاقة أعلى من الخرسانة المصنوعة من الحجر الجيري.
التوصيل الحراري للحجر
امرأة تعيد تبليط الأرضية بالبلاط الحجري.كل المواد لديها القدرة على نقل الحرارة إلى مادة أكثر برودة. يسمى معدل حدوث ذلك بالتوصيل الحراري. المواد ذات الموصلية الحرارية العالية تنقل الحرارة بسهولة أكبر. هذا هو أحد الأسباب التي تجعل الأرضية الرخامية تشعر بالبرد أكثر من القدمين ، على الرغم من أن الطابقين في نفس درجة الحرارة.
إذا كان الحجر لديه الموصلية الحرارية العالية ، فإنه سيتم أيضا نقل الحرارة إلى مكان أكثر برودة في أسرع وقت. هذا يعني أنه سيتم التخلي عن الحرارة بسرعة ، لذلك قد لا تكون هذه سمة مرغوبة لبعض التطبيقات. غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى نوعين من الحجر ، أحدهما يخزن الحرارة جيدًا والآخر عازل.
ما الحجر يمتص أكثر حرارة الأسرع؟
مطبخ حديث مع أرضية خرسانية.الأحجار الطبيعية ذات الكثافة العالية للطاقة والموصلية الحرارية الممتازة هي من الحجر الرملي (إلى حد بعيد الأفضل) والرخام. ربما تكون هذه أفضل الحجارة لامتصاص كميات كبيرة من الحرارة بسرعة. يمكن أن تكون بعض أنواع الجرانيت موصلات حرارة جيدة ، ولكنها ليست كبيرة في تخزين الحرارة.
على الرغم من أن الجبس يمسك بالحرارة بشكل جيد ، إلا أنه يشبه العازل أكثر من كونه موصل للحرارة. البازلت ، رغم أنه ممتاز في الاحتفاظ بالحرارة ، ينقل الحرارة ببطء.
بالنسبة للمواد الإنشائية التي يصنعها الإنسان ، فإن المواد ذات أعلى الموصلية الحرارية وكثافة الحرارة الجيدة هي خرسانة خفيفة الوزن وطوب حريق. لاحظ أن أفضل المواد الطبيعية أفضل بكثير من هاتين المادتين من صنع الإنسان في التسخين بسرعة ومن ثم تخزين الحرارة.
