الديناميكا الحرارية (4)

المحاضرة الرابعة :

القانون الأول للديناميكا الحرارية :

تمهيد :
لنفترض أن لدينا نظاما ديناميكيا حراريا يتكون من غاز محصور في أسطوانة مزودة بمكبس ، فإذا سخنا هذا النظام ( أعطيناه حرارة ) فإننا نلاحظ :
( 1 ) ارتفاع درجة حرارة الغاز ، أي أن الطاقة الداخلية للنظام زادت .
( 2 ) تمدد الغاز و ارتفاع المكبس للأعلى ، أي أن النظام قد بذل شغلا .

وبحسب قانون حفظ الطاقة فإن كمية الحرارة التي أمتصها النظام تساوي التغير في طاقته الداخلية مضافا إليه الشغل الذي بذله النظام ( هذه النتيجة هي قانون الديناميكا الحرارية الأول )

نص القانون :
إن كمية الحرارة التي يمتصها النظام ( أو يفقدها ) تساوي مجموع التغير في طاقته الداخلية والشغل الذي يبذله ( أو يبذل عليه ) .

الصيغة الرياضية للقانون :
∆ ط د = كح – شغ





ملاحظات من القانون الأول :
( 1 ) لا يميز القانون الأول بين الشغل والحرارة ، حيث يمكن زيادة الطاقة الداخلية للنظام بتزويده بالحرارة أو ببذل شغل عليه ، أو بكليهما ، وبالتالي تعامل الحرارة في الديناميكا الحرارية كأنها شغل ، فهي طاقة يمكن أن تنتقل عبر الحدود الفاصلة بين النظام والوسط المحيط به ، لكنها تختلف عن الشغل من حيث أن انتقالها مرهون بوجود فرق في درجة الحرارة بين النظام والوسط المحيط ، وتلامسهما أيضا هو شرط آخر لانتقال الحرارة بالتوصيل .
( 2 ) تزويد النظام بالحرارة لا يؤدي إلى تخزينها على شكل حرارة ، بل إلى تخزينها على شكل طاقة حركية ، وطاقة وضع للجزيئات الميكروسكوبية التي يتكون منها هذا النظام ، كما تؤدي إلى زيادة الطاقة الداخلية للنظام .
( 3 ) القانون الأول في الديناميكا الحرارية هو قانون حفظ للطاقة ، فأي زيادة في أي شكل من أشكال الطاقة يصاحبه نقص في شكل آخر .

تعليق د. مازن العبادلة :
كمية الحرارة التي يكتسبها النظام هي في النهاية طاقة يستفيد منها الجسم على احد منحيين ... الاول انه يبذل شغلا ... والثاني انه يضيفها إلى طاقته الداخلية ... طبعا او هما معا وهو القانون الاول ...وهذايشبه ان تتلقى دعما ما كألف دينار مثلا ...فإما أنك تنفقها او تعمل بها مشروعا (شغل) او انك تضيفها كلها إلى رصيدك في البنك (طاقة داخلية ) او انك قد تتصرف بحكمة فتصرف جزءا وتضع آخر في البنك ...ههه
والان كما قالت ربانة تماما... هناك فرق بين الاكتساب والفقد والشغل بواسطة النظام أو على النظام ... فالإيجاب دائما موجب والسلب دائما سالب ...ههه ... يعني من قدم شغلا فهو إيجابي في الحياة حتى ولو خسر شيئا من ممتلكاته ... والذي يستقبل تفضل الناس (شغلهم عليه) هو سلبي يعيش على الاخرين ... هكذا في الدنيا والاجتماعيات ...



تطبيق القانون الأول على بعض العمليات ( الإجراءات ) الديناميكية الحرارية

1- العملية الأيزوبارية :
نعلم مما سبق أن ، شغ = ض × ( ح2-ح1)
إذايصبح القانون الأول
∆ ط د = كح – ض × ( ح2-ح1)



2- العملية الأيزوكورية :
نعلم مما سبق أن ، شغ = صفر
إذايصبح القانون الأول
∆ ط د = كح

3- العملية الأيزوثيرمية :
نعلم مما سبق أن ، شغ = ح1 ض1 لو ( ح2/ح1 )
وأيضا : شغ = ح1 ض1 لو ( ض1/ض2 )
وبما أن درجة الحرارة ثابتة فإن ∆ ط د = صفر
إذا: كح = ح1 ض1 لو ( ح2/ح1 )
أو: كح = ح1 ض1 لو ( ض1/ض2 )


4- العملية الكظمية :
بما أن النظام معزول حراريا فإن كح = صفر
إذا
∆ ط د = شغ
أي أن الطاقة الداخلية تزداد بمقدار الشغل المبذول

جزيل الشكر لمرورك اخي العزيز
تحياتي