تستخدم في نظم التحكم في درجة الحرارة عدة دوائر كهربائية مثل:
1- مستشعرات الحرارة (Thermistors)
2- مقاومات الحرارة (Resistance Temperature Detectors (RTDs))
3- حساسات الحرارة الإشعاعية (Pyrometers)
4- ترانزستورات التحكم في درجة الحرارة (Temperature Control Transistors)
5- المكثفات الحرارية (Thermal Capacitors)
6- الدوائر المتكاملة الخاصة بالتحكم في درجة الحرارة (Temperature Control Integrated Circuits (ICs))
7- أنظمة الاستشعار اللاسلكية التي تتحكم في درجة الحرارة عن بُعد.
تستخدم الدوائر الكهربائية في الأنظمة الميكانيكية لتشغيل المحركات الكهربائية وتحكم في حركتها، وكذلك للحصول على الإشارات الحساسة من الاستشعارات.
وهناك عدة أنواع من الدوائر الكهربائية المستخدمة في الأنظمة الميكانيكية، ومنها:
1- دائرة التحكم الكهربائية للمحركات: تستخدم هذه الدائرة لتحكم في الدوران الثابت للمحرك، وتحديد سرعة المحرك، وتحديد اتجاه الدوران. وتتكون هذه الدائرة من العناصر الكهربائية مثل المسرَّعة والمكثفات والمفاتيح والمقاومات.
2- دائرة الاستشعار الكهربائية: تستخدم هذه الدائرة للحصول على الإشارات الحساسة من الاستشعارات في النظام الآلي، مثل الحرارة والضغط والرطوبة والاهتزاز وغيرها. ويتم تصميم هذه الدائرة بحيث يتم تضمين المحولات الكهربائية والمكثفات والمقاومات لتحويل هذه الإشارات إلى إشارة كهربائية.
3- دائرة التحكم في درجة الحرارة: تستخدم هذه الدائرة للحفاظ على درجة حرارة محددة في نظام الآلي. ويتم تصميم هذه الدائرة باستخدام وسائل التحكم في الحرارة مثل المروحة والمبردات والمحركات الكهربائية.
4- دائرة التحكم في الإضاءة: تستخدم هذه الدائرة للتحكم في الإضاءة في الأنظمة الميكانيكية، حيث تتحكم في شدة الإضاءة ووقت التشغيل وغيرها. ويمكن تصميم هذه الدائرة باستخدام النظم الفلكية أو النظم الزمنية أو النظم المنطقية.
تختلف الدوائر الكهربائية المستخدمة في أنظمة السيارات والطائرات وفقًا للتقنيات والمكونات المستخدمة في كل نوع. ومع ذلك، تشمل بعض الدوائر الشائعة في السيارات والطائرات ما يلي:
1. نظام الإضاءة: يتضمن هذا النظام الدوائر الكهربائية المستخدمة في المصابيح الأمامية والخلفية والأضواء الداخلية للسيارة أو الطائرة.
2. نظام الشحن: يستخدم هذا النظام دوائر كهربائية لشحن بطارية السيارة أو الطائرة أثناء التشغيل.
3. نظام الإشعال: يتضمن هذا النظام الدوائر الكهربائية المستخدمة في الشموع الإشعال والبواجي ونظام الإشعال.
4. نظام تكييف الهواء: يتضمن هذا النظام الدوائر الكهربائية المستخدمة في مروحة التبريد والمحركات الكهربائية المستخدمة في التحكم في درجة الحرارة.
5. نظام الصوت: يتضمن هذا النظام الدوائر الكهربائية المستخدمة في نظام الصوت والراديو والسماعات.
6. نظام التحكم بالمحرك: يتضمن هذا النظام الدوائر الكهربائية المستخدمة في تحكم المحرك وتحويل الطاقة الكهربائية إلى حركة دورانية.
7. نظام الإنذار: يستخدم هذا النظام دوائر كهربائية لتنبيه المستخدمين عندما يتم اكتشاف خلل في السيارة أو الطائرة.
يتم استخدام العديد من الدوائر الكهربائية في أنظمة التحكم في المناخ، ومن بينها:
1. دائرة التحكم في درجة الحرارة: تستخدم للتحكم في درجة حرارة المكان عن طريق قياس درجة الحرارة وضبط درجة الحرارة المطلوبة داخل المبنى. تتضمن هذه الدائرة عادة حساسات الحرارة ومفاتيح التحكم والمستشعرات الإلكترونية.
2. دائرة التحكم في الرطوبة: تستخدم للحفاظ على مستوى الرطوبة المطلوب داخل المبنى، والتحكم في عمليات التهوية والتكييف بناءً على مستوى الرطوبة المحدد. تحتوي هذه الدائرة عادة على مستشعرات الرطوبة، والمراوح والأجهزة الإلكترونية الأخرى.
3. دائرة التحكم في الضغط: تستخدم للتحكم في ضغط الهواء داخل المبنى، وتتضمن مفاتيح التحكم والمستشعرات الإلكترونية.
4. دائرة التحكم في الإضاءة: تستخدم للتحكم في الإضاءة داخل المبنى، وتتضمن مفاتيح التحكم والمستشعرات الإلكترونية.
5. دائرة التحكم في الطاقة: تستخدم للتحكم في كمية الطاقة المستخدمة داخل المبنى، وتتضمن مفاتيح التحكم والمستشعرات الإلكترونية الأخرى.
تلعب الحرارة دورًا مهمًا في الأنظمة الكهربائية في الديناميكا الحرارية. وتعني الديناميكا الحرارية انتقال الحرارة بين مختلف المكونات الكهربائية والحفاظ على توازن حراري في النظام.
تؤثر الحرارة على المقاومة الكهربائية وقدرة التيار والجهد الكهربائي في الأنظمة الكهربائية. وقد تؤدي الارتفاعات الكبيرة في درجة الحرارة إلى تلف الأسلاك الكهربائية والأجزاء الإلكترونية والميكانيكية الأخرى في النظام.
وفي النهاية، يتم استخدام الحرارة في الأنظمة الكهربائية في التحكم في درجة الحرارة وتحسين كفاءة النظام. وتشمل التقنيات المستخدمة لهذا الغرض مراوح التبريد وأنظمة التبريد بالماء والتحكم في الحرارة والتحكم في الجهد.
تشمل الطرق العضوية للتحكم في الآفات:
1- الزراعة المتكاملة: وهي استخدام تقنيات زراعية متعددة لتحقيق التوازن البيئي في المزارع وتقليل الاعتماد على المبيدات الكيميائية.
2- التحكم الحيوي: وهي استخدام الكائنات الحية المفيدة مثل الحشرات المفترسة والفطريات النافعة للحد من الآفات.
3- استخدام المواد العضوية: وهي استخدام المواد الطبيعية مثل الزيوت النباتية والصابون لقتل الآفات.
4- الزراعة العضوية: وهي نظام زراعي يستخدم الأساليب العضوية فقط لتحقيق الإنتاج الزراعي.
5- التحكم في درجة الحرارة والرطوبة: وهي تقنية تتمثل في تحكم في درجة الحرارة والرطوبة لمنع نمو الآفات.
6- استخدام الفخاخ: وهي استخدام الفخاخ للتقليل من الآفات.
7- استخدام الأعشاب الطبية: وهي استخدام الأعشاب الطبية لتحقيق التوازن البيئي وتقليل الاعتماد على المبيدات الكيميائية.
مبدأ الاستنساخ الحراري يعتمد على استخدام درجات الحرارة العالية لتوليد النسخ المطابقة للعينة الأصلية. بشكل عام، يتم إدخال العينة الأصلية إلى فرن حراري يتم التحكم في درجة الحرارة المطبقة داخله، حيث يتم تسخينها إلى درجة حرارة معينة لفترة زمنية معينة، ثم تبريدها ببطء تام. يتم تطبيق هذا المبدأ في العديد من التقنيات الحديثة مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد وصناعة القوالب وغيرها من الصناعات الحرفية.
يمكن استخدام مفاعلات التفاعلات الحرارية في الكيمياء الحرارية لدراسة التفاعلات الحرارية والمساهمة في تحديد الحرارة اللازمة للتفاعل أو التحكم في درجة الحرارة المطلوبة لتحقيق التفاعل. يتم ذلك عن طريق تصميم مفاعل حراري يستخدم حرارة محددة لتحفيز التفاعل الكيميائي وتوفير الظروف المثالية له. ويعتبر استخدام هذه التقنية في الكيمياء الحرارية مهما في تطوير العديد من المنتجات التي تتطلب إجراءات تفاعلية خاصة بتواجد الحرارة مثل الأصباغ والألياف الصناعية والمواد السليكونية والمواد اللاصقة والبلاستيكية.
تغيير حراري أو التغيير الحراري هو عملية تغير درجة الحرارة في جسم أو مادة بحيث يتم تحرير الطاقة الحرارية أو يتم امتصاصها. ويمكن أن يحدث التغيير الحراري بواسطة الحرارة المضافة من الخارج، أو عن طريق العمل الميكانيكي، أو بسبب التفاعلات الكيميائية أو النووية. وتستخدم العملية في العديد من التطبيقات التي تتطلب التحكم في درجة الحرارة أو للحصول على طاقة حرارية يمكن استخدامها لتشغيل المعدات والأجهزة الآلية.
الفيزياء الحرارية تدرس الحرارة والحركة الحرارية والطاقة الحرارية، بينما الكيمياء تدرس تفاعلات المواد وتغيراتها الكيميائية. ومع ذلك، فإن الحرارة والطاقة الحرارية تلعب دورًا حاسمًا في الكيمياء، حيث تؤثر على سرعة التفاعلات ودرجات الحرارة اللازمة لها. وبالتالي، فإن فهم الفيزياء الحرارية يمكن أن يساعد على فهم عمليات الكيمياء وتفاعلات المواد. علاوة على ذلك، فإن العديد من التطبيقات الكيميائية تتطلب فهمًا للفيزياء الحرارية، مثل التحكم في درجة الحرارة في العمليات الصناعية وتصنيع المواد الحرارية.
