المشاركة الأصلية كتبت بواسطة yahoo52
اخى الكريم ahmadzherati
احب اولا ان ننهى المناقشة حول القانون الثانى للديناميكا الحرارية قبل الدخول فى قانون بقاء الطاقة لذلك سوف ابدا بشرح مثال ثم احاول ان ارد على استفساراتك
نفترض ان لدينا جسمبن الاول (س ) درجة حرارتة (1000) و الثانى (ص) درجة حرارتة (10)
يكون الجسمين فى حالة اشعاع لكن الجسم الاعلى فى درجة الحرارة يشع بدرجة اعلى و بالتالى تنتقل الحرارة من الجسم س الى الجسم ص الى ان تتساوى درجة حرارتهما ويصلوا الى حالة الاتزان (بالتاكيد ليس الاشعاع هو الطريق الوحيد لكن هو المفضل فى الفضاء)
هذا هو المثال الاشهر لقانون الثانى للديناميكا الحرارية
و لكن انا اقول ان هذا القانون ما هو الا استنتاج و ليس قانون قائم بذاتة و تتوقف صحتة على ظروف المسالة و على صحة الفروض التى استنتج منها
ووجة اعتراضى هو :
1- اذا كان الجسم (س)معزل عزلا تاما فان درجة حرارة هذا الجسم تظل ثابتة و لاتوثر على الجسم (ص) وبالتالى لا يصل الجسمين الى حالة تساوى الحرارة (اعلى درجات الانتروبيا) ابدا
|
هنا خطأ علمي عزلت الجسم (س) فيجب عليك دراسة الجسم (س)كجملة معزولة و ليس الجملة (س ,ص)
2- اذا كان قانون بقاء الطاقة غير صحيح
فمثلا لو ان الجسم (س) غير معزول و بالتالى يفقد طاقة تذهب الى (ص) و يتجة الجسمان الى التساوى فى الطاقة (تبعا للفكرة التقليدية للانتروبيا)
و لكن فى المقابل فان الجسم (س) يستطيع ان يكون من العدم طاقة اكثر مما يشعة و مما يستقبلة الجسم (ص) فبذلك فان الجسم (ص)ترتفع حرارتة لكن لن يصل الى الى حالة الاتزان ابدا لان الجسم (س) يسخن بمعدل اسرع
|
وجود جسم يشع للأبد هذا غير واقعي وغير عملي
3- اذا كان الجسم ليس له درجة حرارة فمثلا المادة المظلمة ليس لها درجة حرارة
و كذلك الثقب الاسود (اذا كان لا يشع طاقة ) و لكن هو يستطيع جذب الطاقة لكن لن تزيد حرارتة ابدا وبالتالى لن يحدث اتزان حرارى الا اذا وصلت درجة حرارة الكون الى الصفر المطلق
|
الاتزان الحراري للكون سوف يتم عند وصول درجة حرارة الكون الى الصفر المطلق هذ صحيح و تدل عليه التجارب
علماء الكون يصرحون بأنّ مكوّنات هذا الكون تفقد حرارتها تدريجيّا فقد لوحظ أن الموجات الواردة من المجرات البعيدة تنـزاح نحو الموجات الطويلة ( الانزياح نحو الأحمر ) . و التفسير المباشر هو : طالما أن الكون يتوسع ، فإن الموجات الضوئية تتمدد خلال رحلتها في الفضاء ، فتتضاعف أطولها الموجية بتضاعف الاتساع ، مع انخفاض إلى النصف في الطاقة., وأنّها سائرة حتما إلى يوم تصير فيه الأجسام تحت درجة من الحرارة بالغة الإنخفاض هي الصفر المطلق ويومئذ تنعدم الطّاقة وتستحيل الحياة , ولا مناص عند حدوث هذه الحالة من انعدام الطّاقة المفيدة عندما تصل درجة حرارة الأجسام إلى الصّفر المطلق بمضيّ الوقت فإذا رمزنا ب E إلى الطاقة الحراية التي يمكن للكون أن ينتجها و باستمرار تبدد الطاقة الحرارية إلى الفضاء الخارجي يبرد الكون إلى أدنى درجة حرارة ممكنة وهي الصفر المطلق أي مايعادل -273.15 درجة مئوية لأن الطاقة الحرارية عندها ستتوزع على حيز غير منتهي من الفراغ E/infinity=0 وبذلك تكون الطاقة الحرارية في حيز معين مقاربة للصفر و بالتالي تكون درجة الحرارة تقارب الصفر المطلق.
مثال 2:
اذا كانت لدينا سحابة كبيرة من الغاز (و ليكن الهيدروجين) و فى هذة السحابة تكون الانتروبيا اعلى ما يمكن حيث تكون درجة حرارة السحابة كلها تقريبا متساوية
و لكن اذا كان للسحابة كتلة كافية فانها سوف تبدا فى الانجذاب الى مركز واحد رافعة درجة الحرارة فى المركز عنها فى الاطراف
و اذا كانت بكتلة كافية اكبر
فان التفاعلات النووية تحدث بداخلها مكونة نجم ملتهب بينما الغاز الذى كان عند الاطراف و على بعد كافى سوف يهرب من جاذبية النجم و بعد ذلك تصبح حرارتة اقل
و هكذا يحدث نقص للانتروبيا فبعد ان كانت السحابة الغازية كلها متساوية درجة الحرارة اصبح هناك جزء يمثل قلب النجم شديد الحرارة وجزء سطح النجم اقل حرارة وجزء من الغاز يهرب ويصبح اقل حرارة
و هكذا انهارت الانتروبيا من اعلى نقطة لها الى نظام قليل الانتروبيا (به تفاوت شديد فى درجة الحرارة ) مع ملاحظة اننى استخدمت الفكرة التقليدية للانتروبيا (التفاوت فى الحرارة فقط) فى هذا المثال لانها الاسهل فى الشرح ولعدم الدخول فى الاحتمالات
سوف تسارع بالقول بان الوقود النووى سوف ينفذ بعد فترة ويصل النجم الى حالة الاتزان ثانيا بعد فترة
لكن سوف اوضح سبب هذا المثال بعد المثال التالى
مثال 3: نفترض ان لدينا جهاز (خيالى طبعا) به كل القوانين الفيزيائية و بمجرد الضغط على اسم القانون يختفى تاثيرة على الكون و نتبع نحن هذا التاثير
فمثلا اذا ضغطت على قانون الجذب العام (او النسبية العامة حديثا ) فماذا يحدث
سوف تنطلق الكواكب بعيدا عن النجوم و غازات النجم عن بعضها البعض و الاغلفة الجوية عن الكواكب
و اذا ضغط على قانون كولوم (مع تطويراتة الكمية طبعا ) فسوف تنطلق الالكترونات بعيدا عن النواة و سوف يختفى النظام الذرى
و اذا ضغط على قانون بقاء الطاقة ( مع بعض الملاحظات سوف احاول ان اشرحها لاحقا) فماذا يحث
تكون المادة عشوائيا فى الفضاء و تتزايد المادة و لكن فى نفس الوقت تختفى مادة (او طاقة ) كليا من الوجود
و اذا ضغط على ميكانيكا الكم (مع افتراض ان القوانين الكلاسيكة ستظل) فماذا يحدث
سوف تشع الالكترونات طاقة فى طريقها الاخير للانتحار فى نواة الذرات ، و لن تثار الذرات لعدم وجود سبب لتفاعلها مع الفوتونات (فى الحقيقة ميكانيكا الكم هى نصف الفيزياء فلو اختفت لن يكون هناك كون اصلا)
و لكن ماذا يحدث اذا ضغط على القانون الثانى للديناميكا الحرارية
ببساطة لا شى
فهذا هو وجة اعتراضى على جعلة قانون
فالجسم (س) فى المثال الاول سوف تستمر الالكترونات به فى الدوران حول النواة و سوف تظل الالكترونات فى اطلاق الفوتونات التى سوف تمثل الاشعاع بين الاجسام ، فكل هذا لا يتوقف ابدا على القانون الثانى فالقانون الثانى ما هو الا قاعدة نستخدمها للتسهيل و لا يصح ابدا استخدامها الا عند وضع تصور معين للكون و يكون استخدامة مرهون بهذا النظام معروف العناصر و لا يصح تعميمة ابدا الا على الحالة التى نستخدمة فيها
فما احب ان اوضحة ان ليس لهذا القانون قوى تجبر الجسم ذى الانتروبيا العالية على عدم الرجوع الى الانتروبيا القليلة
و هذا هو المثال 2 فالغاز وصل للاتزان الحرارى
لكن هذا الاتزان الحرارى لا يستطيع ابدا ان يجبر الغاز على عدم كسرة (فقد راينا كيف كون الغاز نجم و كسر الاتزان )
فالقانون الثانى مجرد استنتاج يجب اثبات الفروض الذى قام عليها مع ملاحظة انه يمكن ان يكسر حتى فى هذة الحالة كما فى المثال 2
|
هذا المثال يبقى افتراضي وليس له دليل عملي فلا يمكن فصل القانون الثاني عن بقية قوانين الفيزياء
و أهلا بك مجددا أخي العزيز