فهم العمليات في الديناميكا الحرارية

ناقشنا قوانين الديناميكا الحرارية في المقال السابق. الديناميكا الحرارية نفسها هي فرع من فروع الفيزياء التي تدرس الجهود المبذولة لتحويل الحرارة إلى طاقة. يرتبط هذا الفرع من العلم ارتباطًا وثيقًا بتدفق الطاقة الحرارية من جسم إلى آخر ، والعملية ، وعواقب نقل الطاقة هذا. أحد الأمثلة - من هذا الفرع من العلم ، والذي يمكننا أن نجده كل يوم هو التكثيف على الأسطح الزجاجية الباردة.

للديناميكا الحرارية أربعة قوانين تتعلق بالتوازن الحراري ، وحفظ الطاقة ، وتدفق الحرارة في الأشياء ، وظروف درجة الحرارة الصفرية المطلقة. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد في هذا الفرع من العلم أيضًا ما يسمى بالعملية الديناميكية الحرارية. هذه العملية هي عملية يختبرها نظام يتضمن تغييرات في الطاقة بسبب التغيرات في الضغط أو الحجم أو درجة الحرارة أو انتقال الحرارة.

(اقرأ أيضًا: ما هو قانون الديناميكا الحرارية؟)

تنقسم عملية تحويل الطاقة هذه إلى أربعة أنواع ، وهي عمليات متساوية الضغط ، وعمليات متساوية الضغط ، وعمليات متساوية الحرارة ، وعمليات ثابتة الحرارة.

عملية Isochoric

العملية المتساوية هي عملية تغيير الحالة الديناميكية الحرارية التي تحدث عند حجم ثابت أو ثابت. نظرًا لأن وحدة التخزين ثابتة ، لا يقبل النظام ولا يقبل الجهد من بيئته. يمكننا صياغتها كـ W = 0. بهذا نحصل على صيغة القانون I ، على النحو التالي.

ΔQ = ΔU

في العملية المتساوية ، يتم استخدام الحرارة المعطاة للنظام فقط لزيادة الطاقة فيه.

عملية متساوية الضغط

العملية التالية متساوية الضغط. تشير هذه العملية إلى تغيير الحالة الديناميكية الحرارية تحت ضغط ثابت. يمكن تعريف العمل في عملية متساوية الضغط (W) على أنه ناتج الضغط (P) وتغير الحجم (ΔV). في الصيغة الرياضية ، يمكننا وصف عملية متساوية الضغط على النحو التالي.

W = P x ΔV

في عملية متساوية الضغط ، يمكن تحديد القانون الأول للديناميكا الحرارية على النحو التالي.

ΔQ = ΔU + ΔW

عملية متساوية الحرارة

كما يوحي الاسم ، فإن العملية المتساوية هي عملية تغيير الحالة الديناميكية الحرارية التي تحدث عند درجة حرارة ثابتة أو ثابتة. لا تسبب درجة الحرارة الثابتة هذه أي تغيير للطاقة في النظام أو ΔU = 0. في القانون الأول ، يمكننا صياغة العملية المتساوية على النحو التالي.

ΔQ = ΔW

عملية ثابت الحرارة

العملية الأخيرة هي عملية ثابتة. تشير هذه العملية إلى التغييرات في الحالة الديناميكية الحرارية التي تحدث دون انتقال الحرارة بين النظام وبيئته. لا تسبب حرارة النظام الثابتة أي تغيير في الحرارة في النظام. في الرياضيات ، يمكننا تعريفها على أنها ΔQ = 0. في القانون الأول ، يمكن التعبير عن العملية الحافظة للحرارة على النحو التالي.

ΔW = -U