مدخل إلى الديناميكا الحرارية Thermodynamics

مقدمة للموضوع :

يتناول موضوع الديناميكا الحرارية العلاقة بين الحرارة heat والشغل work ويبنى على قانونين اساسيين من قوانين الفيزياء هما القانون الاول والقانون الثاني في الديناميكا الحرارية . وعبر هذين القانونين العامين يمكن الربط بين كثير من خواص المادة أمثال معاملات التمدد والانضغاط والحرارة النوعية والضغط والحرارة اللازمة لتحول المادة من طور لاخر .

ولا تقدم الديناميكا الحرارية أي فرضية بخصوص الطبيعة الجزيئية أو الذرية للمادة وإنما هي علم تجريبي أوشبه تجريبي تتحدد صلاحية الصيغ المطبقة أو المستعملة فيه بمدى صلاحية وشمول القانونين الاول والثاني .

ورغم أن الديناميكا الحرارية تستطيع الربط بين كثير من الكميات المقيسية أو التي تقع تحت الحس المباشر ،إلا أنها لا تستطيع اعطاء قيم مطلقة لتلك الكميات . وإذا ما أريد دراسة المواد بعمق أكثر لزم الربط بين الديناميكا الحرارية والنظرية الجزيئية أو الذرية للمواد . وينتج من التزاوج بين هذين الموضوعين ما يعرف بالميكانيك الاحصائي أو الفيزياء الاحصائي

هناك نقطة اخرى هي أن مبادئ الديناميكا الحرارية قد تدلنا على اتجاه التفاعل الذي يجري في الجملة أو الكيان (سيأتي تعريف لذلك المصطلح) مثلاً هل ستزداد درجة حرارة الجملة أم ستنقص أو هل سيتحول الكيان من طور غازي إلى سائل أو إلى جامد أو العكس ، لكنها لا تستطيع أن تدلنا على سرعة هذا التفاعل أو معدل حدوثه مع الزمن . وإذا ما اريد معرفة ذلك لزم أن تؤخذ الطبيعة الجزيئية أو الذرية وحركية تلك الجسيمات بعين الاعتبار .

مفاهيم وتعريفات :



في موضوع الديناميكا الحرارية يتكرر ورود ذكر بعض المفاهيم والمصطلحات وفيما يلي تعط تعريفاً لبعض منها :

جملة أو كيان system :

يقصد به جزء محدد من المادة له حدود معينة سواء كانت حقيقة أم وهمية ينصب الاهتمام عليه .



الوسط المحيط surrounding :

يقصد به الوسط المحيط بالجملة أو الكيان من فراغ أو مادة سواء تفاعل مع الجملة أم لم يتفاعل .



الجملة المفتوحة open system :

وهي الجملة التي يمكن أن تتبادل المادة مع الأوساط المحيطة بها .



الجملة المغلقة closed system :

وهي الجملة لا تتبادل المادة مع الأوساط المحيطة بها فلا ينتقل منها ولا إليها مادة مما يحيط بها .

الجملة المعزولة isolated system :

وهي الجملة التي لا تتبادل أي نوع من انواع الطاقة بما فيها الكتلة والحرارة والشغل مع الاوساط المحيطة بها .



الكون universe :

وتعني الجملة مضافاً إليها ماله تعلق بها مما يحيط بها .



عملية أو إجراء a process :

ويقصد بها أي تحول ينقل الجملة أو الكيان من وضع اتزان إلى وضع اتزان آخر خلال فترة زمنية معينة . وخلال العملية أو الإجراء قد يطرأ تغير على حرارة الكيان وقد يؤدي شغلاً أو يعطى له شغل .



مسار العملية أو الأجراء The path of a process :

ويقصد به سلسلة حالات الاتزان التي يمر من خلالها الكيان أثناء تعرضه للعملية أو الإجراء .

شكرا يا أخ رئيس المنتدى
على المعلومة الرائعة جزاك الله خيرا