ما هي الصخور التي تمتص الحرارة بشكل أفضل؟

عند بناء أرضية للاستخدام الشمسي السلبي ، أو استخدام سطح حجري للحفاظ على الخبز دافئًا أثناء التقديم ، من المهم معرفة أي نوع من الصخور سيحتفظ بالحرارة بشكل أفضل. القدرة على الاحتفاظ بالحرارة هي دالة للسعة والكثافة الحرارية المحددة للحجر. عامل آخر في اختيار الحجر يمكن أن يكون مدى سرعة نقل الحجر للحرارة ، يسمى التوصيل الحراري. ضع قدرة الحجر على تخزين الحرارة مع الموصلية الحرارية للعثور على الحجر الذي يمتص الحرارة بشكل أفضل ، ويقوم بذلك بشكل أسرع.

السمة الأكثر أهمية للحجر الذي يجب أن يحتفظ بالحرارة هي قياس السعة الحرارية المحددة. الحرارة النوعية للمادة هي كمية الطاقة اللازمة لرفع كيلوغرام واحد من المادة درجة مئوية واحدة.

ثاني أهم خصائص الحجر المستخدم لامتصاص الحرارة هي كثافته. بالنسبة لمواد حجرية بنفس الحرارة المحددة ، ستكون الصخور الأكثر كثافة أصغر وستحمل نفس الطاقة الحرارية.

كثافة الطاقة في الحجر هي الحرارة النوعية مضروبة في كثافته على أساس الوحدة. يعطي هذا رقمًا يوضح مدى قدرة الصخور على تخزين الحرارة ، إذا كانت كل صخرة بنفس الحجم. سيكون للحجر ذو أعلى كثافة طاقة أكبر قدرة على امتصاص الحرارة ، لسمك أو حجم معين.

بالنسبة للمواد الطبيعية الشائعة ، تكون الأحجار ذات أعلى كثافة للطاقة (من الأعلى إلى المنخفض) هي الجبس والحجر البازلت والبازلت والرخام والحجر الجيري والحجر الرملي والجرانيت.

بالنسبة للمواد الشائعة من صنع الإنسان المستخدمة في البناء ، فإن الحجر ذو أعلى كثافة للطاقة هو الطوب الناري ، يليه الأسفلت والخرسانة والطوب العادي. لاحظ أن الخرسانة المصنوعة من حجر البازلت ستكون لها كثافة طاقة أعلى من الخرسانة المصنوعة من الحجر الجيري.

كل مادة لديها القدرة على نقل الحرارة إلى مادة أكثر برودة. يسمى المعدل الذي يحدث فيه هذا الموصلية الحرارية. المواد ذات الموصلية الحرارية العالية تنقل الحرارة بسهولة أكبر. هذا أحد الأسباب التي تجعل الأرضية الرخامية أكثر برودة من القدمين العارية أكثر من الأرضية الخشبية ، على الرغم من أن الطابقين في نفس درجة الحرارة.

إذا كان للحجر موصلية حرارية عالية ، فإنه سينقل الحرارة أيضًا إلى مكان أكثر برودة. وهذا يعني أنه سيتم التخلي عن الحرارة بسرعة ، لذلك قد لا تكون هذه سمة مرغوبة لبعض التطبيقات. غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى نوعين من الأحجار ، أحدهما يخزن الحرارة جيدًا والآخر يعزل.

الأحجار الطبيعية ذات كثافة الطاقة العالية والموصلية الحرارية الممتازة هي الحجر الأملس (الأفضل بكثير) والرخام. ربما تكون هذه أفضل الأحجار لامتصاص كميات كبيرة من الحرارة بسرعة. يمكن أن تكون بعض أنواع الجرانيت موصلات حرارية جيدة ، ولكنها ليست رائعة في تخزين الحرارة.

على الرغم من أن الجبس يحمل الحرارة جيدًا ، إلا أنه يعمل كعازل أكثر من كونه موصلًا للحرارة. البازلت ، على الرغم من أنه ممتاز في الاحتفاظ بالحرارة ، ينقل الحرارة ببطء.

بالنسبة لمواد البناء من صنع الإنسان ، فإن المواد ذات أعلى الموصلية الحرارية وكثافة الحرارة الجيدة هي الخرسانة خفيفة الوزن والطوب النار. لاحظ أن أفضل المواد الطبيعية أفضل بكثير من هاتين المادتين من صنع الإنسان عند التسخين بسرعة ثم تخزين الحرارة.