قوانين الديناميكا الحرارية

الديناميكا الحرارية هو فرع من فروع الفيزياءالتحول المتبادل للحرارة إلى الحركة والعكس بالعكس. ينقسم هذا الجزء من الفيزياء التطبيقية إلى أقسام فرعية متعددة ، والتي تشمل:

1. القوانين الأساسية للديناميكا الحرارية.
2. مرحلة انتقالية والعمليات الديناميكية الحرارية.
3. الدورات الديناميكية الحرارية ، إلخ.

في الواقع ، فإن قوانين الديناميكا الحرارية ليست فقط القسم الفرعي ، ولكن أيضا يفترض ، والأساس الكامن وراء قسم الفيزياء قيد الدراسة. تتميز ثلاثة مبادئ الديناميكا الحرارية.

دعونا ننظر فيها بمزيد من التفصيل.

1. Первый закон или начало термодинамики.أولاً ، نتذكر أن الطاقة تتغير باستمرار من نوع إلى آخر. تحويل ، اعتمادا على الظروف ، من الحركية إلى المحتملة والعودة ، لا تختفي الطاقة من النظام. ومع ذلك ، فإن مثالا غير معقد على البندول الذي أعطى التسارع يلقي ظلالا من الشك على هذه النظرية. يجري في الحركة ، والبندول والطاقة الحركية ، في النقاط القصوى من السعة - الإمكانات. نظريًا ، يجب ألا يكون لهذه الحركة نهاية وحافة ، أي أن تكون بلا حدود. من الناحية العملية ، نرى أن الحركات تتلاشى تدريجيا ، يتوقف البندول عن مساره. هذا يرجع إلى مقاومة الهواء ، الذي يحدد قوة الاحتكاك عند التحرك. ونتيجة لذلك ، تنفق الطاقة التي كان من المفترض أن تعطي تسارع البندول على التغلب على عقبة الهواء. ونتيجة لذلك ، يتم توليد الحرارة. وفقا لتجارب العلماء ، تزداد درجة حرارة التعليق والبيئة بسبب الحركة الفوضوية لجزيئات مادة البندول والهواء.

في الواقع ، يعرف القانون الأول للديناميكا الحرارية بشكل أفضل قانون الحفاظ على الطاقة. يكمن جوهرها في حقيقة أن الطاقة في النظام لا تختفي ، بل تتحول فقط من نوع إلى آخر وتنتقل من شكل إلى آخر.

لأول مرة تم وصف هذه الملاحظة فيمنتصف القرن التاسع عشر. ك. موروم. وأشار إلى أن الطاقة يمكن نقلها إلى دول أخرى: الحرارة ، والكهرباء ، والمرور ، والمغناطيسية ، الخ. ومع ذلك ، فقد تم وضع القانون في عام 1847 من قبل هيلمهولتز ، وفي القرن العشرين. حصل على الصفة المشهورة E = mc2 ، والتي تضمنت أيضًا استنتاجات A. أينشتاين.

2. القانون الثاني أو بداية الديناميكا الحرارية.تشكلت في عام 1850 من قبل العالم R. Clausius ، وهو يتكون في الملاحظة التالية: توزيع الطاقة الداخلي في نظام مغلق يختلف بشكل متناوب بطريقة تؤدي إلى انخفاض الطاقة المفيدة ، مما يؤدي إلى زيادة الإنتروبيا.

3. القانون الثالث أو بداية الديناميكا الحرارية.مع الأخذ في الاعتبار فكرة أن الحرارة هي حركة غير منتظمة ومشوهة من الجزيئات ، يمكن أن نستنتج أن تبريد النظام ينطوي على انخفاض في نشاطهم الحركي. الانتروبيا هي صفر في الحالة عندما يتم إيقاف حركة الجزيئات الفوضوية تمامًا.

القيمة المطلقة للانتروبيا من المادة يمكن أن يكونحساب ، ومعرفة درجة الحرارة الخاصة عند الصفر المطلق. خامسا نرنست بواسطة دراسات طويلة ومتعددة وجد أن جميع المواد البلورية لها نفس القدرة الحرارية: عند الصفر المطلق ، وهي صفر. هذا الاستنتاج هو القانون الثالث للديناميكا الحرارية. معرفة هذه الحقيقة ، يمكن للمرء مقارنة الإنتروبيا من المواد المختلفة مع تغيرات درجة الحرارة.

هناك أيضا ما يسمى ب قانون الصفر للديناميكا الحرارية, الصورةوهو يتكون مما يلي: الحرارة الممتدة من الجزء الساخن في النظام المعزول تمتد إلى جميع عناصره. وهكذا ، مع مرور الوقت ، يتم ضبط درجة الحرارة داخل نفس النظام.

قوانين الديناميكا الحرارية هي المكونات الأساسية لعلم الميكانيكا. بفضل النتائج التي تم التوصل إليها في أوقات مختلفة ، تم إثراء العلم الحديث والمجتمع من خلال اختراع معظم الآلات.

قوانين الديناميكا الحرارية عالمية لجميع فروع الميكانيكا.