مدونة التربية و التعليم في الجزائر – دروس، فروض، نتائج امتحانات مدونة التربية والتعليم في الجزائر | تحضير الدروس، فروض واختبارات، نتائج البكالوريا وBEM، مسابقات التوظيف، والتوجيه المدرسي للطلاب وأولياء الأمور.
الهندسة الميكانيكية: الديناميكا الحرارية
الديناميكا الحرارية (Thermodynamics) هي فرع من الفيزياء الهندسية يدرس تحولات الطاقة الحرارية وأشكال الطاقة المختلفة. تعتبر أساساً لفهم عمل المحركات الحرارية، الثلاجات، المضخات الحرارية، ومحطات توليد الطاقة.
القوانين الأساسية للديناميكا الحرارية
- القانون الصفري: إذا كان النظام A في توازن حراري مع B، وB في توازن مع C، فإن A في توازن مع C. يحدد مفهوم درجة الحرارة.
- القانون الأول: الطاقة لا تفنى ولا تُستحدث من عدم، بل تتحول من شكل إلى آخر. ΔU = Q – W (التغير في الطاقة الداخلية = الحرارة المضافة – الشغل المبذول).
- القانون الثاني: لا يمكن تحويل كل الحرارة إلى شغل في دورة حرارية (كلفن-بلانك). الأنظمة تتجه نحو زيادة العشوائية (الإنتروبيا).
- القانون الثالث: مع اقتراب درجة الحرارة من الصفر المطلق (0 كلفن)، تقترب الإنتروبيا من الصفر.
تطبيقات الهندسية
تعتمد محطات توليد الكهرباء (بالبخار أو الغاز) على دورة رانكن أو دورة برايتون. المحركات (السيارات) تعمل بدورة أوتو أو دورة ديزل. الثلاجات والمكيفات تعمل بدورة التبريد الانضغاطي. للاستزادة في المجال الهندسي راجع الهندسة الكهربائية أنظمة التحكم والآليات وتكنولوجيا النانو.
مثال تطبيقي
في محرك سيارة (دورة أوتو): يتم ضغط خليط الوقود والهواء في الأسطوانة (شغل سالب)، ثم إشعاله spark ليرتفع الضغط ويدفع المكبس (شغل موجب). كفاءة المحرك = (شغل الخرج / حرارة الدخل). المحركات الحديثة كفاءتها حوالي 25-40% فقط.