الديناميكا الحرارية

ديناميكا حراريةعدلراقب هذه الصفحة

الديناميكا الحراريةفروع الديناميكا الحراريةترموديناميكا الغلاف الجوي | ترموديناميكا بيولوجية | ترموديناميك الثقب الأسود | ترموديناميك كيميائي | ترموديناميك كلاسيكي |توازن ترموديناميكي | ترموديناميك اللاتوازن | ترموديناميك الظاهراتي | ديناميكا لونية كمية | ترموديناميكا إحصائيةقوانين الديناميكا الحراريةالقانون الصفري | القانون الأول | القانون الثاني | القانون الثالث

معادلات ديناميكية حرارية

العمليات الديناميكية الحراريةعملية متساوية الضغط | عملية متساوية الحرارة | عملية كظومة (أديباتية) | عملية متساوية الأنتالبيةمصطلحاتنظام دينامي حراري | حالة نظام ديناميكي | نظام مغلق | نظام مفتوح | نظام معزول | دورة حركة حرارية| دورة كارنو | دورة أوتو|دورة ديزل |دورة رانكن |تفاضل تامخواص ترموديناميكية للسوائل درجة الحرارة [K] الكثافة الحجمية [kg/m3] الحرارة النوعية عند ضغط ثابت [J/kg·K] الحرارة النوعية عند حجم ثابت [J/kg·K] اللزوجة الحركية [N/m²s] اللزوجة الكيناماتية [m²/s] الإيصالية الحرارية [W/m·K] الانتشار الحراري [m²/s] معامل تمدد حراري [K-1] الإنتالبية [J/kg] الإنتروبية [J/kg·K] طاقة جيبس الحرة [J/kg]



الديناميكا الحرارية أو التحريك الحراري أو الثرموديناميك (باللاتينية:Thermodynamica) تعبر عن أحد فروع الميكانيكا الإحصائيةالذي يدرس خواص انتقال الشكل الحراري للطاقة خصوصا وتحولاته إلى أوجه أخرى من الطاقة ، مثل تحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية مثلما في محرك احتراق داخلي والآلة البخارية ، أوتحول الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية مثلما في محطات القوي , وتحولالطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية كما في توليد الكهرباء من سدود الأنهار. وقد تطورت أساسيات علم الترموديناميكا بدراسة تغيرات الحجم والضغط ودرجة الحرارة في الآلة البخارية.

معظم هذه الدراسات تعتمد على فكرة أن أي نظام معزول في أي مكان من الكون يحتوي على كمية فيزيائية قابلة للقياس تسمى الطاقة الداخلية للنظام ويرمز لها بالرمز (U). وتمثل هذه الطاقة الداخلية مجموع الطاقة الكامنة والطاقة الحركية للذرات والجزيئات ضمن النظام، أي جميع الأنماط التي يمكن أن تنتقل مباشرة كالحرارة، كما تنتمي الطاقة الكيميائية (المختزنة في الروابط الكيميائية) أ الطاقة النووية (الموجودة في نوى الذرات) إلى الطاقة الداخلية لنظام.

بدأت دراسات الحركة الحرارية مع اختراع الآلة البخارية وترتب عليها قوانين كثيرة تسري أيضا على جميع أنواع الآلات ، وبصفة خاصة تلك التي تحول الطاقة الحرارية إلى شغل ميكانيكي مثل جميع أنواعالمحركات أو عند تحول الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية مثلا أو العكس.

نفرق في الترموديناميكا بين "نظام مفتوح " و"نظام مغلق " و" نظام معزول". في النظام المفتوح تعبر مواد حدود النظام إلى الوسط المحيط ، بعكس النظام المغلق فلا يحدث تبادل للمادة بين النظام والوسط المحيط. وفي النظام المعزول فلا يحدث بالإضافة إلى ذلك تبادل للطاقة بين النظام المعزول والوسط المحيط ، وطبقا لقانون بقاء الطاقة يبقي مجموع الطاقات الموجودة فيه (طاقة حرارية ،وطاقة كيميائية ، وطاقة حركة ، وطاقة مغناطيسية ، و،إلخ) تبقي مجموعها ثابتا.

صورة ملونة للصورة الأصلية من عام 1824 لآلة كارنو تبين غلاية ساخنة ، ووسط شغال (بخار في أسطوانة ذات مكبس) ، ووسط بارد (ماء). والرموز على الاسطوانة تُعلم نقاط توقف مهمة في دورة كارنو.

توضح لنا الديناميكا الحرارية اعتماد الحرارة والشغل الميكانيكي عند حدود النظام على دوال الحالة التي تصف حالة النظام. ومن دوال الحالة التي تصف النظام نجد : درجة الحرارة ;T ، والضغط p ،وكثافة الجسيمات n ، والجهد الكيميائي μ وهذه تسمى "خواص مكثفة" ، وصفات أخرى مثل الطاقة الداخلية U وإنتروبيا S , والحجمV وعدد الجسيمات N ، وقد جرى العرف على تسميتها كميات شمولية. الفرق بين الكميات المكثفة والكميات الشمولية ينحصر في كون الدوال المكثفة لا تتغير بتضخيم النظام (إضافة جزء جديد) مثلالكثافة والحرارة النوعية ، أما الدوال الشمولية أو الكميات الشمولية فهي تزداد بتضخيم النظام مثل عدد الجسيمات ، والطاقة الداخلية(المحتوي الحراري في النظام).