القانون الثالث للديناميكا الحرارية

لا يمكن الوصول بدرجة الحرارة إلى الصفر المطلق.

هذا القانون يعني أنه لخفض درجة حرارة جسم لا بد من بذل طاقة ، وتتزايد الطاقة المبذولة لخفض درجة حرارة الجسم تزايدا كبيرا كلما اقتربنا من درجة الصفر المطلق.

·         ملحوظة : توصل العلماء للوصول إلى درجة 001و0 من الصفر المطلق ، ولكن من المستحيل – طبقا للقانون  الثالث – الوصول إلى الصفر المطلق إذ يحتاج ذلك إلى طاقة كبيرة جدا

اضغط هنا للمرجع

القانون الثاني للديناميكا والانتروبي

يؤكد القانون الثاني للديناميكا الحرارية على وجود كمية تسمى إنتروبيا لنظام ، ويقول أنه في حالة وجود نظامين منفصلبن وكل منهما في حالة توازن ترموديناميكي بذاته ، وسمح لهما بالتلامس بحيث يمكنهما تبادل مادة وطاقة ، فإنهما يصلان إلى حالة توازن متبادلة. ويكون مجموع إنتروبيا النظامين المفصولان أقل من أو مساوية لإتروبيتهما بعد اختلاطهما وحدوث التوازن الترموديناميكي بينهما.

أي عند الوصول إلى حالة توازن ترموديناميكي جديدة تزداد ” الإنتروبيا” الكلية أو على الأقل لا تتغير.

ويتبع ذلك أن ” أنتروبية نظام معزول لا يمكن أن تنخفض”. ويقول القانون الثاني أن العمليات الطبيعية التلقائية تزيد من إنتروبية النظام.

طبقا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية بالنسبة إلى عملية عكوسية (العملية العكوسية هي عملية تتم ببطء شديد ولا يحدث خلالها أحتكاك) تكون كمية الحرارة S الداخلة النظام مساوية لحاصل ضرب درجة الحرارة T في تغير الانتروبيا dS:

للمرجع اضغط هنا

الانتروبي :

التغير في الانتروبي لجسم يساوي مقدار كمية الحرارة المضافة الى الجسم مقسومة على درجة حرارة الجسم بالكلفن

ΔS= Q÷T

شرح مختصر للانتروبي

العلاقة بين الانتروبي والحرارة:

ينص القانون الثاني في الديناميكا الحرارية على ان العمليات الطبيعية تجري في اتجاه المحافظه على الانتروبي الكلي للكون أو زيادته.

 

القانون الاول للديناميكا الحرارية

الطاقة في النظام لا تفنى ولا تستحدث ويعبر عن الصيغه هذه بالعبارة

U = Q- W

وتعني ان الزيادة في الطاقة الداخلية تساوي كمية الحرارة الداخلية للنظام مطروحا من الشغل المؤدي من النظام

ويتضمن هذا القانون 3 مبادئ

تنتقل الحرارة من الجسم الحتر الى الابرد –

الشغل هو صورة من صور الطاقة –

عندما يسقط الجسم من اعلى فتتحول طاقة الوضع الى طاقة حركية –

للمرجع اضغط هنا

القانون الصفري للديناميكا الحرارية

يوصف نظام بأنه في حالة توازن حراري عندما لا تتغير درجة حرارته مع الزمن .

فإذا كانت A وB وC أجساما منفصلة أو أنظمة حرارية فيمكن صياغة القانون الصفري للترموديناميك كالآتي :

إذا كان كل من A وB في توازن حراري مع النظام C ، يكون النظام A في توازن حراري مع B

للمرجع اضغط هنا

الطاقة الحرارية والحياة

تستمد الأرض الطاقة الحرارية من الشمس. فالشمس هي عماد وجود حياة على الأرض. وتلعب هنا عدة عوامل هامة لنشأة الحياة على الأرض ، من ضمنها بُعد الأرض عن الشمس (نحو 150 مليون كيلومتر) هذا البعد يحدد متوسط درجة الحرارة على الأرض بنحو 14 درجة مئوية على مدار الفصول.

فلو كانت الأرض أقرب من ذلك إلى الشمس لتبخرت المياه وغادرت الأرض إلى الفضاء وأصبحت الأرض جافة لا تصلح للحياة مثل الزهراء. ولو ابتعدت الأرض عن الشمس لاتخفضت درجة الحرارة على الأرض وأصبحت أيضا غير صالحة للحياة إذ كل شيء سيتجمد ولا ينشا الإنسان ولا الحيوان

ويعتمد الإنسان والحيوان والنبات على طاقة حرارة الشمس ، فالنبات يختزن أشعة الشمس في هيئة أخشاب وكربوهيدرات وسكر وبروتين وزيوت وغيرها عن طريق التمثيل الضوئي. وعندما نتغذى من تلك المواد فهي توفر لنا السعرات الحرارية التي تحتاجها أجستمنا لمزاولة نشاطها الحيوي ونشاطها البدني. ويسري ذلك أيضا على الطيور والحيوان.

ولكي يعمل جسم الإنسان ويؤدي نشاطه الحيوي فلا بد من أن تكون درجة حرارة جسمه 37 درجة مئوية. إذا انخفضت قليلا أو ارتفعت قليلا تهددت حياة الإنسان. توجد السعرات الحرارية في الكاربوهيدرات (كالنشا والسكر)

للمرجع اضغط هنا

الطاقة الحرارية

الطاقة الحرارية شكل معهود من أشكال الطاقة، يتم انتقالها عن طريق التوصيل أو الاشعاع أو الحمل. حيث يتم انتقال الحرارة دائما من الجسم الساخن إلى البارد. يتسبب انتقال الحرارة من جسم إلى جسم إلى رفع درجة حرارته.

الطاقة الحرارية هي أو ماعرفه الإنسان عن الطاقة ، بصرف النظر عن معرفته أو عدم معرفته بأن أشعة الشمس هي أيضا نوع من أنواع الطاقة. كان سيطرة الإنسان الأول على الطاقة الحرارية في إيقاد النار سببا رئيسيا في تطوره الحضاري. وحتى الآن تلعب الطاقة الحرارية دورا هاما يوميا في حياتنا ، فنحن نطهو الطعام بها ، ونولد منها في المحطات الحرارية الطاقة الكهربائية ، كما أننا نستغلها في إدارة المحركات مثل الآلة البخارية ومحرك الاحتراق الداخلي والمحرك النفاث والصواريخ.

يمكن تحويل الطاقة الحرارية إلى أي نوع آخر من الطاقة مثل الطاقة الميكانيكية كما في السيارة ، أو طاقة كهربائية كما في محطة الطاقة الكهربائية أو طاقة إشعاعية كما في النار أو في النجوم وغيرها.

لهذا حظيت الطاقة الحرارية منذ القدم بالدراسة ، وصيغت قوانينها خلال القرن التاسع عشر فيما يسمى علم الحركة الحرارية (ترموديناميكا).

تقاس الطاقة الحرارية بوحدة سعرة أو بوحدة جول

المرجع: اضغط هنا