- ما هي الديناميكا الحرارية؟
- نظام الديناميكا الحرارية
- قوانين الديناميكا الحرارية
- الديناميكا الحرارية الكيميائية
نفسر ما هي الديناميكا الحرارية وما يتكون منه النظام الحراري. أيضا ، ما هي قوانين الديناميكا الحرارية.
ما هي الديناميكا الحرارية؟
يطلق عليه الديناميكا الحرارية (من اليونانية الترمس، "حرارة و دينامو، "القوة ، القوة") لفرع جسدي - بدني الذي يدرس الإجراءات الميكانيكية للحرارة وأشكال الطاقة الأخرى المماثلة. تتناول دراسته الأشياء كنظم عيانية حقيقية ، من خلال طريقة علمية والاستنتاج الاستنتاجي ، مع الانتباه إلى المتغيرات الشاملة مثل غير قادر علي، الطاقة الداخلية أو الصوت؛ بالإضافة إلى المتغيرات غير الشاملة مثل درجة الحرارة، ال ضغط أو الكمون الكيميائي ، من بين أنواع أخرى من المقادير.
ومع ذلك ، لا تقدم الديناميكا الحرارية تفسيرًا للكميات التي تدرسها ، وموضوعات دراستها دائمًا أنظمة في حالة توازن ، أي تلك التي يمكن تحديد خصائصها بواسطة العناصر الداخلية وليس كثيرًا بواسطة القوى الخارجية التي تعمل عليها. لهذا السبب ، ضع في اعتبارك أن ملف طاقة لا يمكن استبدالها إلا من نظام إلى آخر كملف الحرارة او من مهنة.
بدأت الدراسة الرسمية للديناميكا الحرارية بفضل Otto von Guericke في عام 1650 ، وهو عالم فيزيائي وفقيه ألماني صمم وبنى أول مضخة فراغ ، ودحض أرسطو ومبدأه القائل بأن "الطبيعة تمقت الفراغ" بتطبيقاته. بعد هذا الاختراع ، قام العالمان روبرت بويل وروبرت هوك لقد صقلوا أنظمتهم ونظروا في العلاقة بين الضغط ودرجة الحرارة والحجم. وهكذا ولدت مبادئ الديناميكا الحرارية.
نظام الديناميكا الحرارية
يُفهم النظام الديناميكي الحراري على أنه جزء من الكون ، لأغراض الدراسة ، معزول من الناحية المفاهيمية عن البقية ويحاول فهمه بشكل مستقل. لاحظ الطرق التي تتغير بها الطاقة أو يتم الحفاظ عليها ، وفي نفس الوقت ، طرق تبادلها موضوع و / أو الطاقة مع البيئة أو مع أنظمة أخرى مماثلة (إن وجدت). وبالتالي ، فهي طريقة لدراسة الديناميكا الحرارية.
يعتمد المعيار الرئيسي لتصنيف هذه الأنظمة على درجة عزلها عن البيئة ، وبالتالي التمييز بين:
- أنظمة مفتوحة. أولئك الذين يتبادلون الطاقة والمواد بحرية مع بيئتهم ، كما تفعل معظم الأنظمة المعروفة في الحياة اليومية. على سبيل المثال: سيارة. يد واحدة له الوقود ويعود إلى البيئة غازات والحرارة.
- أنظمة مغلقة. أولئك الذين يتبادلون الطاقة مع بيئتهم ، ولكن لا يهم. هذا ما يحدث مع الحاوية المغلقة ، مثل العلبة ، التي يكون محتواها ثابتًا ، لكنها تفقد الحرارة معطقس، وتبديده في الهواء من حوله.
- أنظمة معزولة. تلك التي ، إلى حد ما ، لا تتبادل الطاقة أو المادة مع البيئة. لا توجد أنظمة معزولة تمامًا ، بالطبع ، ولكن هناك إلى حد ما: ترمس يحتوي على ماء ستحافظ السخونة على درجة حرارتها لفترة من الوقت ، وهو ما يكفي لإبقائها معزولة لفترة من الوقت.
قوانين الديناميكا الحرارية
يتم التعبير عن "قانون الصفر" منطقيًا على النحو التالي: إذا كانت A = C و B = C ، فإن A = B.
تخضع الديناميكا الحرارية لما تم تأسيسه في مبادئها أو قوانينها الأساسية الأربعة ، والتي صاغها العديد من العلماء عبر تاريخ هذا انضباط. المبادئ أو القوانين المذكورة هي:
- المبدأ الأول ، أو قانون حفظ الطاقة. ينص على أن إجمالي كمية الطاقة في أي نظام فيزيائي معزول عن بيئته سيكون دائمًا هو نفسه ، على الرغم من أنه يمكن تحويله من شكل واحد من أشكال الطاقة إلى العديد من الأشكال المختلفة. بكلمات أقل: "لا يمكن إنشاء الطاقة أو تدميرها ، بل يتم تحويلها فقط".
- المبدأ الثالث ، أو قانون الصفر المطلق. إنها تملي أن تكون إنتروبيا النظام الذي يصل إلى الصفر المطلق دائمًا ثابتًا محددًا. هذا يعني أنه عند الوصول إلى الصفر المطلق (-273.15 درجة مئوية أو 0 كلفن) ، تتوقف عمليات الأنظمة الفيزيائية ويكون للإنتروبيا قيمة دنيا ثابتة.
- مبدأ الصفر أو قانون التوازن الحراري. يطلق عليه "القانون الصفري" لأنه ، على الرغم من أنه كان آخر من يتم تشغيله ، إلا أن المبادئ الأساسية والأساسية التي يضعها لها الأسبقية على القوانين الثلاثة الأخرى. إنها تملي أنه "إذا كان هناك نظامان في توازن حراري بشكل مستقل مع نظام ثالث ، يجب أن يكونوا أيضًا في حالة توازن حراري مع بعضهم البعض ".
الديناميكا الحرارية الكيميائية
الديناميكا الحرارية الكيميائية هي مجال منفصل للدراسة ، يركز على العلاقة بين الحرارة والعمل ، و تفاعلات كيميائية، كلها مؤطرة فيما تم تأسيسه بواسطة مبادئ الديناميكا الحرارية. أي أنه يتعلق بتطبيق قوانين الديناميكا الحرارية ، وخاصةً الأولين ، على عالم التفاعلات بين المواد و مجمعات سكنية، من أجل الحصول على ما يسمى بـ "معادلات جيبس الأساسية" ، والتي تحكم الطريقة التي يتم من خلالها الطاقة الكيميائية الموجودة في المركبات المختلفة تتغير وتنتقل ، أو كيف درجة الانتروبيا في كون في كل مرة يحدث رد فعل عفوي.