الديناميكا الحرارية — القوانين الأساسية: القانون الأول والثاني للديناميكا الحرارية — السنة الأولى جامعي — المنهاج الجزائري

مقدمة في الديناميكا الحرارية

الديناميكا الحرارية (الثرموديناميك) هي فرع من الفيزياء يدرس تحولات الطاقة والحرارة والشغل.

المفاهيم الأساسية

• النظام الثرموديناميكي: جزء معين من الكون نريد دراسته.
• المحيط: كل ما حول النظام.
• الحالة الثرموديناميكية: توصف بمتغيرات مثل الضغط P، الحجم V، درجة الحرارة T.

القانون الأول للديناميكا الحرارية

ينص القانون الأول على حفظ الطاقة: التغير في الطاقة الداخلية للنظام يساوي حرارة النظام مطروحاً منها الشغل الذي يبذله النظام:

ΔU = Q – W

حيث ΔU التغير في الطاقة الداخلية، Q الحرارة المضافة، W الشغل المبذول.

القانون الثاني للديناميكا الحرارية

ينص القانون الثاني على أن الإنتروبي (الاضطراب) في نظام معزول لا يمكن أن يتناقص.

ΔS ≥ 0 (لنظام معزول)

تطبيقات عملية

• المحركات الحرارية: تحويل الحرارة إلى شغل
• الثلاجات والمضخات الحرارية: نقل الحرارة
• دورة كارنو: الدورة المثالية للمحرك الحراري

مثال تطبيقي

مثال: نظام يمتص 500J من الحرارة ويبذل شغلاً مقداره 200J. احسب التغير في الطاقة الداخلية.
الحل: ΔU = Q – W = 500 – 200 = 300J