القانون الثاني للديناميكا الحرارية الديناميكا الحرارية أو الديناميكا الحرارية معروفة وهي أحد أنواع الميكانيكا الإحصائية، والتي تهدف إلى دراسة التغيرات في درجات حرارة الطاقة نتيجة التغيرات في بعض الكميات الفيزيائية لهذا النظام، مثل التغير في الضغط والحجم ودرجة الحرارة؛ بالإضافة إلى دراسة الطاقة الموجودة في ذلك النظام.
القانون الثاني للديناميكا الحرارية
- تدرس قوانين الديناميكا الحرارية الأنظمة الفيزيائية التي تحدث فيها تغيرات في الطاقة نتيجة تأثير البيئة فيها، بالإضافة إلى التغيرات في الكميات الفيزيائية الأخرى مثل درجة الحرارة والضغط.
- وأهم هذه القوانين هو القانون الثاني للديناميكا الحرارية الذي يصف التغيرات التي تحدث في أي نظام وخاصة التغيرات التلقائية وغير التلقائية، ومن أمثلة التغيرات التلقائية وغير التلقائية، عندما يبرد الجسم الساخن فإن ذلك يحدث تلقائيا بينما تغير الجسم البارد إلى الساخن لا يحدث تلقائيًا.
- ولكننا نحتاج إلى طاقة لتسخينه، وأيضاً عندما نضع غازاً في مكان فارغ فإن هذا الغاز يتمدد ولكن لا يحدث العكس، أي أن الغاز لا ينكمش تلقائياً عندما يوضع في وعاء فارغ.
قانون عمل آخر
- مبدأ كارنوت الأصل التاريخي للقانون الثاني هو أن مبدأ كارنو يشير إلى محرك كارنو الحراري الذي يعمل بنظام شبه ساكن بحيث تنتقل الحرارة والشغل بين نظامين داخليين متوازنين حراريا. يعتبر محرك كارنو جهازاً مثالياً ذا أهمية خاصة للمهندسين المهتمين بكفاءة المحركات الحرارية في ضوء تفسير القانون الثاني. وهو مشابه فيزيائياً للقانون الثاني وهو متاح حتى الآن، والذي ينص على أن كفاءة دورة كارنو العكسية أو شبه الثابتة تعتمد فقط على درجة حرارة خزان الحرارة، حتى لو كانت المادة العاملة لمحرك كارنو تعمل في كما تعتبر هذه الطريقة هي المحرك الأكثر كفاءة المستخدم لدرجات الحرارة تلك.
نوع آخر من الحركة الدائمة
- قبل أن يدخل القانون الثاني حيز التنفيذ، كان الكثير من الناس مهتمين بإنشاء حركة أبدية. لقد حاولوا الالتفاف على القانون الأول عن طريق أخذ الكثير من الطاقة الداخلية من البيئة لتشغيل الآلة. وكان من المفترض أن يسمى هذا النوع الثاني من الآلهة بإله الحركة الدائمة، لكن القانون الثاني فشل.
وينصح بالاطلاع على ا من المعلومات عن أعظم علماء الرياضيات ونظريات أرشميدس واختراعاته المختلفة من خلال الرابط التالي
نظرية كارنوت
تنص نظرية كارنوت على ما يلي
- معظم المحركات الحرارية غير العكسية التي تعمل بين خزانين حراريين تكون أقل كفاءة من محرك كارنو الذي يعمل بين نفس الخزانات.
- جميع محركات التبادل الحراري التي تعمل بين خزانين حراريين لها نفس وظيفة محرك كارنو الذي يعمل بين نفس الخزانات، في شكله المثالي حيث يمكنه استعادة الحرارة المنقولة إلى العمل عن طريق عكس الدوران، وهو ما يعرف بـ معامل معكوس.
- افترض كارنو أن بعض الحرارة يتم التخلص منها ولا يتم تحويلها إلى شغل (الشغل المنجز)، وبالتالي لا يوجد محرك حقيقي فعلي يمكنه العمل وفق نظرية الانعكاس لكارنو ويفترض أن كفاءته أقل بكثير من كفاءة كارنو.
أنظمة ميكرون
- تنتمي الأنظمة الميكرونية إلى مجموعة النظريات الحرارية، ونتيجة لذلك فإن القانون الثاني للحرارة يناسب الأنظمة الكبيرة التي تتكون من عدد هائل من الذرات أو الجزيئات وتتميز بدرجة حرارة محددة، على سبيل المثال في نظام يحتوي على جزأين فقط فمن الممكن للجزيء البطيء (البارد) أن يعطي طاقة للجزيء السريع (الساخن).
- على سبيل المثال ذلك النظام يقع خارج سياق دراسة الديناميكا الحرارية ويمكن دراسته في المواد الديناميكية الحرارية الكمومية بمساعدة الديناميكيات الإحصائية، في نظام معزول يحتوي على بعض أشكال المادة، من الممكن أن نرى أن الانخفاض في الإنتروبيا هو صغيرة، كما أشار الفيزيائي الروسي ليف لانداو.
ا حول ما الفرق بين الرقم والرقم في الرياضيات؟ يمكنك الضغط على الرابط المرفق
انتشار الطاقة
- ويتناول القانون الثاني للحرارة درجة الحرارة والضغط والاتجاه والانتروبيا، حيث يتحكم في عملية الحرارة. على سبيل المثال القانون الثاني يقول أنه لا يمكن نقل درجة الحرارة من جسم بارد إلى جسم ساخن.
- على العكس من ذلك، صحيح أن الحرارة تنتقل من الجسم الساخن إلى الجسم البارد، ويقول أيضًا أن الطاقة المتمركزة في نظام معزول تتبدد وتتوزع بالتساوي مع مرور الوقت، وهذا يعني أن انتشار الطاقة في النظام يعني أن تميل الاختلافات في تركيز الطاقة إلى التبدد بمرور الوقت (درجة حرارة متساوية، نفس الضغط، نفس الكثافة).
- ويمكن القول أيضًا أن الإنتروبيا وهي إحدى تلك الخصائص يمكن اعتبارها مقياسًا لانتشار الطاقة أو الحرارة، وبالتالي فإن القانون الثاني للحرارة يرتبط بالإنتروبيا.
صيغة القانون
- بهذه الملاحظات صاغ العالم الألماني رودولف كلاوسيوس القانون الثاني للديناميكا الحرارية، الذي يعتمد على التغير التلقائي لأي نظام، والذي يرتبط بكمية فيزيائية معينة تسمى الإنتروبيا، لأن العالم الألماني وجد أن أي نظام يريد الوصول إلى التوازن تلقائياً، أو أي العمليات الطبيعية التي تحدث تلقائياً، تبقى الإنتروبيا في هذا النظام إما ثابتة أو متزايدة، وقد أثبت عالم ألماني من خلال المعادلات الرياضية أن الإنتروبيا هي مقياس لعدم انتظام النظام وزيادة الفوضى فيه.
- حيث وجد أن تغير الإنتروبيا بالنسبة للزمن يزداد في أي نظام، فمثلا عندما يذوب السكر في سائل معين، فإن جزيئات السكر تنتشر وتتوزع بالتساوي في السائل، وبدورها يزداد عدم الانتظام وعدم الانتظام. في هذه الحالة، تكون الإنتروبيا الكلية لكل مادة على حدة (السكر والسائل) أقل من أو تساوي إنتروبيا الخليط (عندما يذوب السكر في السائل).
النتائج التي حصل عليها القانون الثاني للديناميكا الحرارية
- لا يمكن بناء آلة في حركة مستمرة.
- لا يوجد مفتاح تلقائي ينقل الحرارة من جسم بارد إلى جسم ساخن، أو يسخن الجسم البارد تلقائيًا.
- جميع العمليات التي تنطوي على الخلط بين نظامين أو أكثر لا رجعة فيها، أي أن إنتروبيا الخليط تزداد باستمرار، وأي عملية تنطوي على فقدان الطاقة بسبب الاحتكاك هي أيضًا لا رجعة فيها.
هل يمكنك معرفة ا عن من هو مخترع الرياضيات؟ من خلال الرابط المروج
الديناميكا الحرارية
- الديناميكا الحرارية هو علم يدرس الحرارة، ويتضمن ثلاثة قوانين رئيسية لها أهمية كبيرة سواء في حياتنا العملية أو في الكون بأكمله.
- ومن ينبغي معرفة أن القانون الثاني للحرارة قد لفت انتباه الكثير من العلماء، لأن ك عدداً من الصيغ لهذا القانون، تنتمي كل منها إلى عالم واضح ومعروف، فلا نجد حالة مماثلة في مجال العلم، و نذكر الصيغ الثلاث للقانون الثاني للحرارة، كل صيغة ترى الواقع من زاوية معينة، ولكنها جميعاً موحدة في المعنى.
- تتضمن الصيغة الأولى نقل الحرارة من المستحيل أن تنتقل كمية معينة من الحرارة من جسم منخفض درجة الحرارة إلى جسم مرتفع درجة الحرارة دون بذل أي شغل من الخارج.
- صيغة أخرى تتضمن الإنتروبيا الزيادة في الإنتروبيا لأي نظام معزول بمرور الوقت تميل إلى الوصول إلى الحد الأقصى سواء في النظام المعزول أو في الكون ككل.
- الصيغة الثالثة التي تتضمن تحويل الطاقة الحرارية إلى شغل من المستحيل تحويل كل الطاقة الحرارية إلى شغل بعملية دورية.
ينصح بالعثور على مزيد من المعلومات حول أسئلة الرياضيات القصيرة والمتعددة والممتعة من خلال الرابط التالي
علم الديناميكا الحرارية
- يدرس علم الديناميكا الحرارية ويشرح طريقة نقل الحرارة والطاقة من جسم إلى آخر وطريقة تحويلها إلى أشكال أخرى مثل تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية والتي تستخدم على سبيل المثال في المحركات البخارية والاحتراق الداخلي المحركات مثل محركات السيارات، كما يدرس طريقة تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية.
- مثل ما يحدث في محطات الطاقة الشمسية والسدود والأنهار، قوانين الديناميكا الحرارية وهو القانون الرئيسي الثاني للديناميكا الحرارية، ون المتغيرات التي يعتمد عليها هذا القانون ونبين النتائج الرئيسية التي حصلنا عليها منها. لقانون الطبيعة هذا.