موقع الطاقة الحرارية في الديناميكا الحرارية

عندما نضع كوبا من الماء البارد على طاولة ونتركه لفترة نلاحظ أن درجة حرارته ترتفع بسرعة في البداية ثم تتزايد ببطء حتى تثبت عند درجة حرارة مساوية لدرجة حرارة الغرفة الموجودة بداخلھا، وعلى العكس من ذلك فان كوبا من الماء الحار يترك على الطاولة تھبط درجة حرارته حتى تتوازن مع درجة حرارة الغرفة.

عموما نعبر عن كوب الماء بوضعه البارد والساخن بأنه يمثل جملة(system)  أو أنه نظام درجة حرارته تعطى بالرمزT_s ، أما ما يحيط بالجملة فيسمى بالمحيط أو البيئة (environment) ونرمز لدرجة حرارته بالرمز T_E،فالجملة والمحيط يتبادلان الطاقة الحرارية، وعندما تكون درجة الحرارة للجملة غير مساوية لدرجة حرارة المحيط فسوف يحصل تبادل في الطاقة الحرارية حتى تصبح درجة حرارة الجملة مساوية لدرجة حرارة المحيط (القانون الصفر). ونلاحظ في عملية التبادل الحراري ما يلي:

● عندما تكون درجة حرارة الجملة أكبر من درجة حرارة المحيط يجب أن تفقد الجملة كمية من الحرارة تتدفق إلى المحيط كما يشير السھم على الشكل 1-a)) حيث Q  تشير إلى الطاقة الحرارية.

● عندما تكون درجة حرارة الجملة تساوي درجة حرارة المحيط، فالجملة و المحيط في حالة توازن حراري أي لا يوجد تدفق حراري من الطرفين الشكل . (1-b)

عندما تكون درجة حرارة الجملة أصغر من درجة حرارة المحيط، يجب أن تكسب الجملة كمية من الحرارة تتدفق إليھا من المحيط كما يشير السھم على الشكل (1-c) حيث Q تشير إلى الطاقة الحرارية.

وبشكل اصطلاحي نفترض أن الطاقة الحرارية تأخذ إشارة موجبة عندما تتدفق إلى الجملة، أي الطاقة مأخوذة من المحيط، وذات إشارة سالبة عندما تتدفق إلى المحيط (البيئة).

ويجب ملاحظة أن الجملة ھي المكون الأساسي الذي سوف نطبق علية قوانين الديناميكا الحرارة، والاصطلاح ھنا مھم جدا لانه سيحدد مصير الدراسات القادمة ، والشكل ( 2) يوضح ھذه الاصطلاحات.

يحصل التدفق الحراري بين الجملة والمحيط شريطة وجود فارق في درجتي الحرارة بينھما .وعندما يكون ليك شك إلى أين يتجه التدفق الحراري فاسأل نفسك كم ھو الفارق بين درجتي الحرارة النھائية والابتدائية للجملة ؟؟؟؟ستحصل على الجواب.

ولا ننسى الرابط بين الجملة والمحيط.

مواضيع ذات صلة

الديناميكا الحرارية الجزيئية

توزيع بولتزمان

العلاقات بين الخواص

القانون الثالث للديناميكا الحرارية

الطاقة الحرة

القانون الثاني للديناميكا الحرارية

القانون الأول للديناميكا الحرارية

Order and entropy

Irreversibility

The Clausius-Clapeyron equation

Internal energy

Entropy