درجة الحرارة والغاز المثالي
Temperature and Ideal Gases
مقدمة
تعتبر الحرارة احد مصادر الطاقة الرئيسية التي بدأ علماء الفيزياء في دراسة وفهم قوانينها لاهميتها ولتطبيقاتها الواسعة على حياتنا، فلو نظرنا من حولنا لوجدنا أن الحرارة هي اساس الطاقة في كل شيء فعلى سبيل المثال الثلاجة المنزلية ومكيفات الهواء ما هي الا تطبيقات على الفيزياء الحرارية وكذلك المحركات البخارية والمحركات الحديثة تعتمد على تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكيا حيث أن حرق الوقود يؤدي إلى ارتفاع في درجة حرارة الغاز الذي يضغط على مكبس المحرك الذي يؤدي حركة ميكانيكية اساسها ارتفاع في درجة الحرارة وهذه المحركات هي اساس فكرة عمل السيارات والطائرات بمختلف انواعها، كذلك مثالاً آخر وهو الكهرباء فهي تصلنا من محطات التوليد التي تقوم بحرق الفحم أو الوقود الذي يحرك التوربينات التي تولد الطاقة الكهربية وهناك الامثلة الكثيرة الأخرى.
سنقوم في هذه المحاضرة بدراسة علم الفيزياء الحرارية والذي يسمى علم الثيرموديناميكاthermodynamics وهذا العلم هو علم تجريبي يهتم بدراسة الظواهر المتعلقة بتبادل الطاقة الحرارية بين الأجسام عند درجات حرارة مختلفة. عند دراسة علم الميكانيكا ركزنا على دراسة الكميات الفيزيائية مثل الكتلة mass والقوة force والطاقة energy حيث كانت تلك الكميات الفيزيائية هي الاساسات الرئيسية لذلك العلم، ولكن في دراستنا للحرارة فإننا نحتاج إلى مفاهيم أخرى هي درجة الحرارة temperature والتبادل الحراري heat والطاقة الداخلية internal energy. لذلك سنتناول خلال هذه المحاضرة دراسة تلك المفاهيم وتوضيحها وشرح كل الأمور العلمية المتعلقة بها وسيشمل ذلك دراسة تأثير كلاً من درجة الحرارة temperature والضغط pressure والحجم volume على الغاز المثالي ideal gas.
القانون الصفري للديناميكا الحرارية The zeroth law of thermodynamics
عند الحديث عن درجة حرارة جسم ما فإننا نقصد بذلك كم هي درجة سخونة أو برودة ذلك الجسم عند لمسه باليد، حاسة اللمس هي إحدى النعم التي انعم الله بها علينا وبناء عليها يمكن ان نقدر درجة حرارة الجسم تقدير كيفي وليس كمي، وفي بعض الأحيان نشعر ببرودة جسم ما اكثر من جسم اخر بالرغم من انهما عند نفس درجة الحرارة لأن هناك عامل مهم وهو سرعة توصيل الحرارة فالمعادن مثلاً اسرع في توصيل الحرارة منها إلى اليد من قطعة من البلاستيك، لذلك توجب ان يكون هناك مقياس دقيق لدرجة الحرارة نعتمد عليه في تحديد درجة حرارة الأجسام.
الثلاثاء مارس 25, 2014 8:28 pm