مصطلحات وتعريفات اساسيه عن الديناميكا الحراريه(1)

مصطلحات وتعريفات أساسية

علم
الديناميكا الحرارية هو علم تجريبي يهتم بدراسة كل ما هو متعلق بدرجة
الحرارة والطاقة الحرارية. يستخدم علم الديناميكا الحرارية في التطبيقات
الهندسية في تصميم المحركات ومولدات الطاقة الكهربية وأجهزة التبريد
والتكييف ويدخل هذا العلم في التطبيقات الصناعية المختلفة.

مصطلحات هامة في علم الديناميكا الحرارية
كل
علم من العلوم وكل تخصص من التخصصات له مفاهيمه الأساسية وهذه المفاهيم هي
اللغة التي سنستخدمها لشرح مواضيع هذا العلم ومن هذه المصطلحات ما يلي:

النظام هو الجزء المحدد من المادة والتي توجه إليه الدراسة		System
المحيط هو الجزء الذي يحيط بالـ system ويتبادل معه الطاقة ويمكن أن يكون حقيقي أو وهمي		Surrounding
الكون هو كلا من الـ system و الـ surrounding		Universe

العملية هي أي تغير يحدث على النظام ويحدث تغيير في الضغط أو درجة الحرارة أو الحجم (الإحداثيات الثيرموديناميكية)	Process
هي العملية التي يكون فيها التغيير تحت درجة حرارة ثابتة	Isothermal process
هي العملية التي يكون فيها التغيير تحت ضغط ثابت	Isobaric process
هي العملية التي يكون فيها التغيير تحت حجم ثابت	Isochoric process
هي العملية التي لا يكون فيها تغيير في كمية الحرارة وتتم في نظام معزول أي لا يوجد انتقال حرارة من أو إلى النظام.	Adiabatic process
هي العملية التي تكون فيها الإحداثيات الثيرموديناميكية غير متجانسة عند إجراء العملية	Irreversible process
هي العملية التي تكون فيها الإحداثيات الثيرموديناميكية متجانسة عند إجراء العملية	Reversible process
الاتصال الحراري يكون بين جسمين إذا كان من الممكن أن يتبادلا الطاقة الحرارية بدون بذل شغل	Thermal Contact
الاتزان الحراري بين جسمين يحدث إذا كان بينهما اتصال حراري وكذلك يكون صافي التبادل الحراري بينهما يساوي صفر	Thermal Equilibrium

القانون الصفري للديناميكا الحرارية The zeroth law of thermodynamics

Experimentally
it was found that when two body A and B are each in thermal equilibrium
with a third body C then A and B are also in thermal equilibrium.

مصطلحات وتعريفات اساسيه عن الديناميكا الحراريه(1) Thermo1

مصطلحات وتعريفات اساسيه عن الديناميكا الحراريه(1) Thermo1

ومعنى
ذلك أنه إذا وجد جسمين معزولين وكلاً منهما في حالة اتزان حراري مع جسم
ثالث فإن ذلك يؤدي إلى أن الجسمين أيضا في حالة اتزان حراري مع بعضهما
البعض. وسمي بالقانون الصفري للديناميكا الحرارية لأنه من المسلمات
البديهية ويعتبر هذا القانون الأساس لفكرة الثيرمومتر المستخدم لقياس
درجات الحرارة.

الثيرمومتر ومقياس درجات الحرارة Thermometer and temperature scale

الثيرموميتر
هو أداة تستخدم لقياس درجات الحرارة، والثيرمومتر يعمل من خلال تغير احد
الخصائص الفيزيائية بتغير درجة الحرارة مثل خاصية تمدد الاجسام مع زيادة
درجة الحرارة وتغير الضغط أو مقاومة السلك الكهربي بتغير درجات الحرارة.
وفيما يلي نذكر الأنواع المختلفة للثرمومتر

Type of thermometer	Material	Physical property
(1) Liquid thermometer	Mercury or Alcohol	Change in length
(2) Gas Thermometer	Hydrogen	Change in pressure
(3) Resistance thermometer	Platinum	Change in resistance
(4) Thermocouple thermometer	Chromel and Alumel	Change in electric potintial
(5) Radiation Thermometer	Pyrometer	Change in radiation colour
(6) Magnetic thermometer

Change in susceptibility

من
الجدول السابق نجد أنه يمكن تصميم عدة أنواع من مقاييس درجات الحرارة
بالاعتماد على تغير الخصائص الفيزيائية بتغير درجة الحرارة. ولعمل ذلك
يمكن أن يكون هناك تدريج محدد لقياس درجة الحرارة حيث أن كل خاصية
فيزيائية مما سبق تتغير بعلاقة محددة مع تغير درجة الحرارة وبالتالي يكون
في النوع الأول من مقياس درجة الحرارة حيث تتمدد مادة الزئبق بزيادة درجة
الحرارة أو ازدياد الضغط أو المقاومة بزيادة درجة الحرارة كما في النوعين
الثاني والثالث في الجدول أعلاه، ولهذا لابد من إيجاد مقياس أو تدريج يعبر
عن درجة الحرارة بغض النظر عن تغير الخاصية الفيزيائية ممن هذه التدريجات
المقياس المئوي أو مقياس الفهرنهايت أو المقياس المطلق.

المقياس المئوي Celsius scale

يعتمد
هذا التدريج لقياس درجة الحرارة على نقطة تحول الماء من الحالة الصلبة إلى
الحالة الغازية وهي درجة الانصهار وهي درجة الصفر, ونقطة التحول من الحالة
السائلة إلى الحالة الغازية وهي درجة الغليان للماء وهي درجة 100.

المقياس الفهرنهايتي Fahrenheit scale

يعتمد
هذا التدريج لقياس درجة الحرارة على نقطة تحول الماء أيضا ولكن تم اعتبار
درجة الانصهار هي درجة 32 بدلاً من الصفر، ودرجة الغليان للماء وهي درجة
212 بدلاً من 100.

مصطلحات وتعريفات اساسيه عن الديناميكا الحراريه(1) Thermo2

مصطلحات وتعريفات اساسيه عن الديناميكا الحراريه(1) Thermo2

ولتوضيح العلاقة بين التدريج المئوي والتدريج الفهرنهايتي استعن بالشكل التالي:

مصطلحات وتعريفات اساسيه عن الديناميكا الحراريه(1) Thermo3

المقياس المطلق Kelvin scale

مصطلحات وتعريفات اساسيه عن الديناميكا الحراريه(1) Thermo4

مما
سبق نجد أن كلا التدريجين اعتمدا على نوع مادة السائل وهو الماء حيث تم
اعتبار نقطة الانصهار ونقطة الغليان كأساس للتدريج، وحيث أن هاتين
النقطتين تعتمدان على الضغط وعدد من العوامل الأخرى لذا فإننا بحاجة إلى
تدريج مطلق لا يعتمد على طبيعة المادة وهذا ما قام به العالم كلفن في
تحديد تدريج مطلق لدرجة الحرارة.

قام
العالم كلفن باستخدام الصيرمومتر المعتمد على التغير في الضغط Gas
thermometer ودرس العلاقة بين الضغط ودرجة الحرارة، وذلك لأكثر من غاز
ووجد أن جميع الغازات يقل ضغطها بنقصان درجة الحرارة وأن الضغط يصبح صفر
نظرياً (أي عند مد المنحنيات كما في الشكل على استقامتها) عند درجة حرارة
وقدرها -273. وقد تم اعتبار هذه الدرجة هي الصفر المطلق وأنها لا تتغير
بتغير نوع الغاز وعليه تم معايرة باقي التدريجات الأخرى بالنسبة للصفر
المطلق.

مصطلحات وتعريفات اساسيه عن الديناميكا الحراريه(1) Thermo5

مصطلحات وتعريفات اساسيه عن الديناميكا الحراريه(1) Thermo5

وعليه فإن العلاقة بين التدريج المئوي والتدريج المطلق هي:

T_c = T-273

تمرين: ما هي درجة الحرارة التي عندها يتساوى التدريج المئوي والتدريج الفهرنهايتي.

» كلمات وتعريفات