التحريك حراري

كلمة تحريك حراري أو ترموديناميك (Thermodynamics) تعبر عن أحد فروع الميكانيك الإحصائي الذي يدرس خواص انتقال الشكل الحراري للطاقة بشكل خاص و تحولاته إلى أشكال أخرى من الطاقة. يقوم هذا العلم باستخدام الميكانيك الإحصائي لصياغة القوانين التي تحكم انخفاظ الطاقة من شكل إلى شكل، والإتجاه الذي تفضله الطاقة الحرارية في انتقالها، والطاقة المتاح تحويلها إلى عمل (Work).

معظم هذه الدراسات تعتمد على فكرة أن أي جملة، أو نظام، معزولة في أي مكان من الكون تحتوي كمية فيزيائية قابلة للقياس ندعوها الطاقة الداخلية للجملة (System) ويرمز لها بالرمز (U). وتمثل هذه الطاقة الداخلية مجموع الطاقة الكامنة (Potential Energy) والحركية (cinetic Energy) للذرات والجزيئات ضمن الجملة، أي جميع الأنماط التي يمكن أن تنتقل مباشرة كالحرارة، وبالتالي يتم أستثناء الطاقة الكيميائية (المختزنة ضمن الروابط الكيميائية)أو الطاقة النووية (الموجودة ضمن نوى الذرات) بإعتبارها أشكال طاقية لا يمكن نقلها ضمن الشروط الطبيعية. تبقى الطاقة الداخلية (U) ثابتة حتى يتم فك العزل عن الجملة فتصبح قادرة على تبادل الطاقة أو المادة من الجملة و إليها، عندئذ يمكن للطاقة الداخلية أن تتغير عن طريق انتقال المادة أو انتقال الحرارة أو انجاز عمل.

أسهل التراجم هي الديناميكا الحرارية ، وهي مأخوذة من الأصول اليونانية therme و dynamics والأولي تعني حرارة والثانية طاقة . ورغم أن أي إنسان لديه إحساس ما بما تعنيه كلمة الطاقة إلا أنه من الصعب إعطاء تعريف جازم لهذه الكلمة ، إلا أنه يمكن تصورها علي أنها القدرة علي بذل شغل .
[تحرير] مقدمة
يهتم علم الديناميكا الحرارية كما يدل اللإسم بالحرارة أو الطاقة الحرارية بدرجة أولى وبكل الظواهر التي تتمظهرأو تتعلق بهذه الطاقة كعملية انتقال الحرارة من جسم لآخر أو كيفية تخزين هذه الطاقة أو توليدها. يقوم علم الديناميكة الحرارية على 3 قوانين كبرى وهي القانون صفر و القانون الأول و القانون الثاني.


[تحرير] القانون صفر
إذا كانت حرارة الجسم أ تساوي حرارة الجسم ب وحرارة ب تساوي حرارة س فإن حرارة أ تساوي حرارة س


[تحرير] القانون الأول
او ان الطاقة في النظام= الشغل المبذول+ الطاقه الداخليه مفاده أن تغير الطاقة في نظام ما يساوي الطاقة الحرارية ( المضافة أو المنتزعة) زائد الشغل (المضاف أو المنتزع)


[تحرير] القانون الثاني
يتعلق القانون الثاني بالانتروبية او الاعتلاج ومفاده أن تدفق الانتروبية إلى داخل النظام ناقص تدفق الانتروبية إلى خارج النظام زائد الانتروبية المتكونة داخل النظام تساوي صفر.


[تحرير] قوانين أخرى
من أهم الخصائص المدروسة

الحرارة T
الضغط P
الحجم V
الطاقة الداخلية U
الإنتروبية أو الإعتلاج S
الإنتلبية H (التغير في الانثالبى تساوى التغير في الطاقه عند ثبوت الضغط لان H=pv+U)
السرعة
العلو
و يمكن تقسيم هذه الخصائص إلى :

حالية حرارية(كالحرارة و الضغط و الحجم) أو حالية كالورية (كالطاقة الداخلية و الإعتلاج و الإنتلبية)
حالية ( أي انها تعبر عن حالة للمادة وهي كل الخصائص المذكورة أعلاه) و عملياتية ( أي أنها لا تو جد إلا بو جود عملية كعملية انتقال الحرارة من جسم للآخر، وعلى ذلك فهي تمثل تغير حالة المادة. من هذه الخصائص الشغل)

[تحرير] المعادلة الحرارية
من أهم القوانين التي ترسم العلاقة بين الضغط و الحرارة والحجم و الكتلة في الغازات:
PV=mRiT
حيث Ri هو الثابت الغازي ولكن هذه العلاقة ليست الوحيدة وهي كذلك ليست صحيحة صحة مطلقة حيث أنه أعتمد في إشتقاقها على بعض المسلمات التي تمثل تبسيطا للواقع. حيث تم الحساب بالغازات المثالية أي أن ذرات أو موليكولات الغاز ليس لها حجم و أنه لا توجد قوى بين الموليكولات كما أن الموليكولات لا تغير شكلها أي بمعنى في حالة تصادم موليكولين فإن التصادم يكون إيلستيكي وكل هذه مسلمات غير واقعية ولكن المعادلة التي نحصل عليها تسمح لنا بإستعمالها في مجالات معينة لا نحتاج فيها لدقة كبيرة.


[تحرير] معادلة فان دا فالس
معادلة فان دا فالس هي أيضا معادلة حرارية ( معادلة تحتوي على خصائص حرارية تسمى معادلة حرارية).
(p+(a/v²)*(v-b)=Ri*T
حيث a و b تصحيح للمسلمات الخاطئة أعلاه.


[تحرير] أنواع تغير الحالة

[تحرير] مواضيع متعلقة
الديناميكا الحرارية الجزيئية molecular thermodynamics
التحميل الحراري الخاص Cp، Cv
قانون بويل