قدّام | منصة التدريب على اختبارات القدرات والتحصيلي وموهبة

الديناميكا الحرارية علم يدرس الطاقة وتحوّلاتها.

القانون الأول: التغيّر في الطاقة الداخلية يساوي الحرارة المضافة مطروحًا منها الشغل الذي يبذله النظام:

ΔU = Q − W

القانون الثاني (الإنتروبي): العمليات الطبيعية تجري في اتجاه الحفاظ على الإنتروبي (S) أو زيادته (الإنتروبي مقياس الفوضى/عدم الانتظام):

ΔS = QT

ΔS بوحدة J/K، و Q بوحدة J، و T بوحدة K.
كفاءة المحرك الحراري = الشغل الناتج ÷ كمية الحرارة الداخلة، ولا تبلغ 100% أبدًا بسبب الحرارة المفقودة.
من تطبيقات الديناميكا الحرارية: المحرّك الحراري (يحوّل الحرارة إلى شغل)، والمبرّدات (الثلاجة) التي تنقل الحرارة من الداخل البارد إلى الخارج الأدفأ بِبَذل شغل (المضخّة الحرارية تعمل في الاتجاهين).

المحرّك الحراري يسحب حرارةً Q_H من المستودع الساخن، فيحوّل جزءًا منها إلى شغلٍ مفيد W ويطرح الباقي Q_C إلى المستودع البارد؛ لذلك لا تبلغ كفاءته 100% أبدًا. حفظ الطاقة: Q_H = W + Q_C.

المضخّة الحرارية (الثلاجة) تعمل عكس المحرّك: ببذل شغلٍ خارجي W تسحب حرارةً Q_C من الداخل البارد وتطرحها مع الشغل إلى الخارج الأدفأ؛ حفظ الطاقة: Q_H = Q_C + W.

مثالجسمٌ اكتسب حرارةً 40 J عند درجة حرارة 4 K؛ فما التغيّر في الإنتروبي؟

ΔS = QT

ΔS = 404 = 10 J/K

الديناميكا الحرارية

أمثلة على «الديناميكا الحرارية»