دينميكا حرارية

الديناميكا الحرارية''' أو '''التحريك الحراري''' أو '''الثرموديناميك''' {{لات|Thermodynamica}} تعبر عن أحد فروع [[ميكانيكا إحصائية|الميكانيكا الإحصائية]] الذي يدرس خواص انتقال الشكل الحراري للطاقة خصوصا وتحولاته إلى أوجه أخرى من الطاقة ، مثل تحول [[طاقة حرارية|الطاقة الحرارية]] إلى [[طاقة ميكانيكية]] مثلما في [[محرك احتراق داخلي]] و[[آلة بخارية|الآلة البخارية]] ، أوتحول الطاقة الحرارية إلى [[طاقة كهربائية]] مثلما في [[محطة قوى|محطات القوي]] , وتحول [[طاقة حركة|الطاقة الحركية]] إلى [[طاقة كهربائية]] كما في [[توليد الكهرباء]] من سدود الأنهار.  وقد تطورت  أساسيات علم الترموديناميكا بدراسة تغيرات الحجم و[[الضغط]] و[[درجة الحرارة]] في  [[آلة بخارية|الآلة البخارية]]. 

معظم هذه الدراسات تعتمد على فكرة أن أي [[نظام معزول]] في أي مكان من الكون يحتوي على [[كمية فيزيائية]] قابلة للقياس تسمى [[طاقة داخلية|الطاقة الداخلية]] للنظام ويرمز لها بالرمز (U). وتمثل هذه الطاقة الداخلية مجموع [[طاقة كامنة|الطاقة الكامنة]] و[[طاقة حركية|الطاقة الحركية]] للذرات والجزيئات ضمن النظام، أي جميع الأنماط التي يمكن أن تنتقل مباشرة كالحرارة،  كما تنتمي  [[طاقة كيميائية|الطاقة الكيميائية]] (المختزنة في [[رابطة كيميائية|الروابط الكيميائية]]) أ [[طاقة نووية (فيزياء)|الطاقة النووية]] (الموجودة في [[نواة الذرة|نوى الذرات]]) إلى الطاقة الداخلية لنظام.

بدأت دراسات الحركة الحرارية مع اختراع [[آلة بخارية|الآلة البخارية]] وترتب عليها قوانين كثيرة تسري أيضا على جميع أنواع الآلات ، وبصفة خاصة تلك التي تحول الطاقة الحرارية إلى [[عمل (ترموديناميك)|شغل ميكانيكي]] مثل جميع أنواع [[محرك|المحركات]] أو عند تحول [[طاقة حركة|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 [[طاقة|للطاقة]] بين النظام المعزول والوسط المحيط ، وطبقا لقانون بقاء الطاقة يبقي مجموع الطاقات الموجودة فيه ([[طاقة حرارية]] ، و[[طاقة كيميائية]] ، و[[طاقة حركة]] ، و[[طاقة مغناطيسية]] ، و،إلخ) تبقي مجموعها ثابتا. 

[[ملف:Carnot engine (hot body - working body - cold body).jpg|thumb |left| 320px|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]] و[[عمل (ترموديناميك)|الشغل الميكانيكي]] عند حدود النظام على [[دالة حالة|دوال الحالة]] التي تصف حالة النظام. ومن دوال الحالة التي تصف النظام نجد : [[درجة الحرارة]] ;''T'' ، و[[الضغط]] ''p'' ، و[[تركيز|كثافة الجسيمات]] ''n'' ، و[[كمون كيميائي|الجهد الكيميائي]] ''μ'' وهذه تسمى "[[خاصية مكثفة وخاصية شمولية|خواص مكثفة]]" ، وصفات أخرى مثل [[طاقة داخلية|الطاقة الداخلية]] ''U'' و[[إنتروبيا]] ''S'' , و[[الحجم]] ''V'' وعدد الجسيمات  ''N'' ، وقد جرى العرف على تسميتها  [[كمية شمولية|كميات شمولية]]. الفرق بين الكميات المكثفة والكميات  الشمولية ينحصر في كون الدوال المكثفة لا تتغير بتضخيم النظام (إضافة جزء جديد) مثل [[الكثافة]] و[[الحرارة النوعية]] ، أما الدوال الشمولية أو الكميات الشمولية فهي تزداد بتضخيم النظام مثل عدد الجسيمات ، و[[طاقة داخلية|الطاقة الداخلية]] (المحتوي الحراري في النظام).