المحاضرة الثانية :
( تابع - مصطلحات الديناميكا الحرارية )
وصف النظام Description of the system:
[align=justify]للتعرف على النظام يلزم إعطاء وصف دقيق لها ، وهناك طريقتان لوصف النظام هما :
الطريقة المجهرية (الميكروسكوبية ) microscopic
تُعنى بدراسة التفاصيل الكاملة لحركة الذرات أو الجزيئات في النظام والعلاقة بينها ، ولكي نعطي وصفاً كاملاً يلزم تحديد موقع وسرعة كل جسيم . ففي الإحداثيات الكارتزية مثلاً يلزم تحديد x , y , z لكل جسيم وكذلك معرفة Vx ، Vy ، Vz لكل جسيم ، وحيث أن الجسيمات تكون في حالة حركة دائبة فهذا الوصف إنما يصف حالة المادة في لحظة من اللحظات فقط ، وفي لحظة تالية يلزم إعطاء وصف جديد وهكذا . وهذا هو ميدان الميكانيكا الإحصائية .
الطريقة الجهرية ( الماكروسكوبية ) macroscopic
تُعنى بدراسة العلاقة بين متغيرات النظام مثل :
الكتلة والضغط والحجم ودرجة الحرارة ( يمكن قياسها ) والطاقة الداخلية والشغل ( يمكن حسابهما ) وهذا هو ميدان الديناميكا الحرارية .
الفلاشات التالية ، تدرس العلاقة بين متغيرات النظام الجهرية :
الاتزان الحراري thermodynamic equilibrium :
هي الحالة التي ينعدم عندها انتقال الحرارة بين الأجسام المتلامسة نتيجة تساوي درجة حرارتهما .
العملية ( الإجراء ) process a :
تغير في حالة النظام من حالة إلى أخرى بسبب إضافة حرارة أو شغل .
المسار The path of a process :
عبارة عن الحالات التي تمر بها الخواص النظام مثل ( الضغط – الحجم – درجة الحرارة ) .
الدورة الديناميكية الحرارية :
يتم النظام دورة إذا مر بعدة إجراءات ( تحولات ) بحيث تتطابق بداية ونهاية الإجراءات .
الإجراء العكوس واللاعكوس :
هو الإجراء الذي يمكن عكس اتجاهه بعد حدوثه دون التسبب في إحداث أي تغيير في النظام أو المحيط .
الطاقة الداخلية internal energy
هي الطاقة الكلية للجزيئات ( طاقتها الحركية وطاقتها الكامنة )
فكما نعلم أن جزيئات المادة في حالة حركة مستمرة ، وتمتلك طاقة حركية بسبب هذه الحركة ، كما أنها تختزن طاقة كامنة بسبب القوى المتبادلة بينها .
ويمكن زيادة الطاقة الداخلية للنظام بطريقتين :
( 1 ) تزويد النظام بطاقة حرارية من مصدر حراري
( 2 ) بذل شغل على النظام .
أما إذا النظام كمية من الحرارة أو بذل النظام نفسه شغلا فإن طاقته الداخلية تقل .
المقصود بالشغل work:
ليكن لدينا نظام عبارة عن اسطوانة بها غاز محصور مزودة بمكبس خفيف قابل للحركة إلى أعلى وإلى أسفل بسهولة ، عندما نزود النظام ببطء كمية من الحرارة ، فإن الغاز سيتمدد ببطء شديد ، نقول عندها أن النظام بذل شغلا ، وبالمثل عندما نضغط على المكبس ببطء فإننا نقول أنه تم بذل شغل على النظام .
إيجاد الشغل حسابيا :
نعلم مما سبق دراسته في الميكانيكا التقليدية أن :
شغ = ق × ∆ ف
( والقوة هي حاصل ضرب الضغط في المساحة )
إذا : شغ = ض × س × ∆ ف
شغ = ض × ∆ ح
إيجاد الشغل بيانيا :
يمكن إيجاد الشغل بيانيا من خلال رسم العلاقة بين الحجم والضغط ، ويكون الشغل هو المساحة تحت المنحنى .[/align]