الاتزان الحراري :
عندما يكون هناك جسمان متصلان ببعضهما البعض ومعزولان عن الوسط الخارجي ولهما نفس درجة الحرارة فإنه لا يمكن أن تنتقل الحرارة من أحدهما إلى الآخر بحيث ترتفع درجة حرارة أحدهما عن الآخر.
يعني إذا كان عندنا قطعة من الحديد درجة حرارتها 100 درجة سليزيوس ، موجودة في إناء معزول عن الوسط الخارجي ودرجة حرارته 100 درجة سليزيوس هو الآخر ، فإنه يحدث بينهما اتزان حراري.
فلا يمكن أن تصير درجة حرارة قطعة الحديد أعلى من 100 درجة ، ولا يمكن أن تقل عن ذلك ، وكذلك الحال بالنسبة لدرجة حرارة الإناء المعزول والهواء داخل الإناء ، فالنظام كله درجة حرارته 100 درجة مئوية.
هذا ما يسمى بالاتزان الحراري ، وليس معنى ذلك أن التبادل الحراري لا يحدث بين قطعة الحديد والهواء المحيط بها داخل الإناء والإناء نفسه !
فالتبادل الحراري يحدث بالفعل ، ولكن يكون هناك اتزان ، فقطعة الحديد تفقد الحرارة لصالح الهواء والإناء ، بينما الهواء والإناء يفقدان الحرارة لصالح قطعة الحديد فتظل درجة الحرارة للنظام كله 100 درجة كما هي.
وهذا ما يسمى بحالة الاتزان الحراري.
ويقال حينها إن النظام ساكن ( استاتيكي ) على المستوى المنظور ، ومتحرك ( ديناميكي ) على المستوى غير المنظور.
فنحن نظن أنه ما دامت قطعة الحديد لم تغير درجة حرارتها أنها لم تكتسب حرارة أو تفقدها ( إذن فالنظام ساكن (استاتيكي) على المستوى المنظور )
ولكننا لو دققنا النظر فسنجد أن قطعة الحديد تفقد الحرارة وتكتسبها باستمرار ( إذن فالنظام متحرك أو متغير (ديناميكي) على المستوى غير المنظور.
القانون الصفري للديناميكا الحرارية :
إذا وجد نظامان حراريان في حالة اتزان حراري مع نظام ثالث ، فإن النظامين في حالة اتزان حراري مع بعضهما البعض
يعني إذا وجد جسمان لهما نفس درجة حرارة جسم ثالث ، فإن لهما نفس درجة الحرارة !!
هذا يبدو سخفا ، ولكن بهذه الفكرة صنعت الترمومترات ( الترمومتر = المحرار )
والحقيقة أنه لا يوجد تعريف دقيق لدرجة الحرارة !
نعم ، يوجد تعريف للطاقة الحرارية وكمية الحرارة والتدرج الحراري ... إلخ ، إنما درجة الحرارة ليس لها تعريف فيزيائي محدد ، ولكننا نعتبرها دليلا على الطاقة الحرارية للنظام.
ونحن نقيس "درجة الحرارة" بعمليات فيزيائية أخرى ، وأشهرها تمدد الزئبق ، ويمكن طبعا قياسها بطرق أخرى لنحصل على مقاييس مختلفة لدرجة الحرارة.
وفي حياتنا اليومية نستخدم مقياس سليزيوس لدرجة الحرارة ، حيث درجة تجمد الماء هي صفر مئوية ، ودرجة غليانه هي 100 درجة مئوية ، ولكن الفيزيائيين غالبا ما يستخدمون مقياس كيلفن وفيه :
صفر كلفين = -273.15 درجة مئوية.
100 كلفين = -173.15 درجة مئوية.
273.15 كيلفين = صفر درجة مئوية
وهكذا ،،،،،،،،،،،
وعامة مقياس كيلفين وُضع بحيث تكون درجة الصفر فيه مستحيلة عمليا ونظريا ! ولذلك تسمى درجة صفر كيلفين بالصفر المطلق.
ومعنى ذلك أنه لا يمكن وجود جسم أو إيجاد جسم له درجة حرارة صفر كيلفين ، أو سالب 273.15 درجة مئوية.
ففي حالة الصفر المطلق ــ التي لن توجد ــ لن يكون هناك طاقة أو حركة أو أي شيء ، وهذا مستحيل.
الأربعاء مايو 11, 2016 2:16 am