التحريك الحراري

*ﺍﻟﺪﻳﻨﺎﻣﻴﻜﺎ ﺍﻟﺤﺮﺍﺭﻳﺔ* ﺃﻭ *ﺍﻟﺘﺤﺮﻳﻚ ﺍﻟﺤﺮﺍﺭﻱ* ﺃﻭ *ﺍﻟﺜﺮﻣﻮﺩﻳﻨﺎﻣﻴﻚ*(ﺑﺎﻟﻼ‌ﺗﻴﻨﻴﺔ
: Thermodynamica) ﺗﻌﺒﺮ ﻋﻦ ﺃﺣﺪ ﻓﺮﻭﻉﺍﻟﻤﻴﻜﺎﻧﻴﻜﺎ ﺍﻹ‌ﺣﺼﺎﺋﻴﺔ
 ﺍﻟﺬﻱ 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
, ﻭﺗﺤﻮﻝ ﺍﻟﻄﺎﻗﺔ 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 ﺗﻨﺘﻤﻲﺍﻟﻄﺎﻗﺔ 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 ﺇﻟﻰﺷﻐﻞ ﻣﻴﻜﺎﻧﻴﻜﻲ
 ﻣﺜﻞ ﺟﻤﻴﻊ ﺃﻧﻮﺍﻉ ﺍﻟﻤﺤﺮﻛﺎﺕ
 ﺃﻭ ﻋﻨﺪ ﺗﺤﻮﻝﺍﻟﻄﺎﻗﺔ 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" , ﻭﺍﻟﺤﺠﻢ
 "V" 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) ﻣﺜﻞ ﺍﻟﻜﺜﺎﻓﺔ
 ﻭﺍﻟﺤﺮﺍﺭﺓ ﺍﻟﻨﻮﻋﻴﺔ
 ، ﺃﻣﺎ ﺍﻟﺪﻭﺍﻝ ﺍﻟﺸﻤﻮﻟﻴﺔ ﺃﻭ ﺍﻟﻜﻤﻴﺎﺕ ﺍﻟﺸﻤﻮﻟﻴﺔ ﻓﻬﻲ ﺗﺰﺩﺍﺩ ﺑﺘﻀﺨﻴﻢ ﺍﻟﻨﻈﺎﻡ ﻣﺜﻞ ﻋﺪﺩ ﺍﻟﺠﺴﻴﻤﺎﺕ ، ﻭﺍﻟﻄﺎﻗﺔ ﺍﻟﺪﺍﺧﻠﻴﺔ
 (ﺍﻟﻤﺤﺘﻮﻱ ﺍﻟﺤﺮﺍﺭﻱ ﻓﻲ ﺍﻟﻨﻈﺎﻡ).