طالبة في جامعة البحرين تطور نموذجاً لمعرفة كمية الطاقة الناتجة عن الحرارة

تمكنت طالبة دراسات عليا في جامعة البحرين من تطوير نموذج لمعرفة كمية الطاقة الناتجة عن الحرارة المفقودة، المؤثرة في كفاءة الأجهزة، والصناعات، وإنتاج الكهرباء، وذلك باستخدام أجهزة خاصة. 

وأشارت الطالبة الباحثة وردة طلال العقاب، خلال مناقشتها لرسالة الماجستير في الفيزياء التطبيقية إن النموذج يُسهم في استغلال أي حرارة ويحولها إلى طاقة، وهو ما يمكن الاستفادة منه في جميع الصناعات الكبيرة منها في المصانع مثلاً، أو الصغيرة والمتمثلة في الأجهزة والآلات الصغيرة والتي منها سماعات الأذن الطبية، التي تحول حرارة جسم الإنسان إلى طاقة تشغل من خلالها الجهاز.

وقالت العقاب إن النموذج خاصٌّ بحساب التيار والجهد الكهربائي وقوة وكفاءة المولد الحراري الكهربائي حال انتقال الحرارة المستقرة في اتجاه واحد، وذلك من خلال استخدام طريقة العناصر المحددة لإيجاد خواص المادة المستخدمة في التصنيع كالموصلية، والمقاومة، و”معامل سيبيك” و”معامل طومسون”، عند فرق درجات الحرارة المختلفة، وباستخدام التطبيقات المتعلقة بحفظ الطاقة وتقدير الطاقة الناتجة من المولد.

وقارنت الدراسة التي جاءت بعنوان: ” تطوير نموذج دقيق للمولدات الحرارية الكهربائية لحصاد الطاقة” بين استخدام القيم المتوسطة وبين السطح الحار والسطح البارد، باستخدام طريقة العناصر المحدودة التي أعطت نتائج أفضل، وأكثر دقة، خصوصاً عند ازدياد الفرق في درجة الحرارة (أعلى من 80 كلفن في حساب التيار وأعلى من 180 كلفن في حساب فرق الجهد).

وأشارت الطالبة العقاب إلى إضافة تأثير معامل طومسون إلى النموذج الذي أدى إلى تغيير كبير في شكل المنحنى الخاص بالتيار وفرق الجهد. لافتة إلى استخدام النموذج لدراسة تأثير المقاومة التي أظهرت أن أقصى حد للتيار يحدث عندما تكون قيمة المقاومة الخارجية مساوية لقيمة المقاومة الداخلية للمولد.

وقالت: “تم استخدم النموذج لإيجاد الحجم الأمثل لأشباه الموصلات المستخدمة في التصنيع، حيث تمَ تغيير مساحة المواد وطولها مع تثبيت فرق الحرارة المستخدم لدراسة تأثيره في الطاقة الناتجة”. مشيرة إلى أن المساحة الأكبر ذات الطول الأصغر تعطي طاقة أكبر، مما يساعد في اختيار الحجم المناسب عند التصميم.

كما قامت الطالبة بدراسة تأثير حجم النظام الحراري المطبق في التيار والجهد بشكل تجريبي من خلال تغيير مساحة التسخين، ووجدت أن الحجم الأكبر للحرارة يعطي نتائج خطية أفضل وإنتاجاً أعلى، مرجعة السبب إلى أن السطح يسخن بسرعة أكبر.

وتكونت لجنة المناقشة من الأستاذ المشارك في قسم الفيزياء بجامعة الملك فهد للبترول والمعادن بالمملكة العربية السعودية الدكتور عبدالعزيز محمد جلال ممتحناً خارجياً، ونائب الرئيس للبرامج الأكاديمية والدراسات العليا في جامعة البحرين الأستاذ الدكتور وهيب عيسى الناصر ممتحناً داخلياً، وأشرف على الدراسة كل من: الأستاذ المساعد في الطاقة المتجددة في كلية العلوم في جامعة البحرين الدكتورة حنان مبارك البوفلاسة، والأستاذ المساعد في هندسة الكمبيوتر في كلية تقنية المعلومات في جامعة البحرين الدكتورة حصة جاسم الجنيد.