2016م - 1444هـ
نبذه عن الكتاب :



الفصل الأول : درجة الحرارة

( مقاييس درجة الحرارة ، التمدد الحراري للمواد الصلبة والسائلة ، الوصف العياني للغاز المثالي ، الخصائص الفيزيائية للغاز المثالي )

الفصل الثاني : الحرارة وقانون الديناميكا الحرارية الأول

( قانون الديناميكا الحرارية الصفري ، الحرارة والطاقة الداخلية ،



الفرق بين الحرارة ودرجة الحرارة ، سعة الحرارة والحرارة النوعية ، الحرارة الكامنة ن النظام المحفوظ وأنواع الطاقة بالنظام ، الشغل والحرارة في العلميات الديناميكية الحرارية ، العلاقة بين الشغل والحرارة ، قانون الديناميكا الحرارية الأول ، تطبيقات قانون الديناميكا الحرارية الأول ، انتقال الطاقة الميكانيكي )



الفصل الثالث : نظرية الحركة للغاز

( نوعية الجزيئات للغاز المثالي ، الحرارة النوعية لجزيء الغاز المثالي ، العملية المانعة للحرارة للغاز المثالي ، التقسيم المتعادل للطاقة ، قانون بولتزمان للتوزيع ، قانون ماكسويل ـ بولتزمان للتوزيع ، المسار الرئيسي الحر )



الفصل الرابع : المحركات الحرارية وقانون الديناميكا الحرارية الثاني

( المحركات الحرارية وقانون الديناميكا الحرارية الثاني ، لماذا توضع الأجسام المثالية بالفيزياء وتدرس ؟ ، محرك " كارنت " ، الأنتروبيا ، الأنتروبيا ونشأة الكون ).





****************





القانون الأول للديناميكا الحرارية

" الطاقة في نظام مغلق تبقى ثابتة. "



ويعبر عن تلك الصيغة بالمعادلة :



U = Q + W

وهي تعني أن الزيادة في الطاقة الداخلية U لنظام = كمية الحرارة Q الداخلة إلى النظام + الشغل W المؤدى من النظام.



ويتضمن هذا القانون ثلاثة مبادئ :



قانون انحفاظ الطاقة : الطاقة لا تفنى ولا تنشأ من عدم ، وانما تتغير من صورة إلى أخرى.

تنتقل الحرارة من الجسم الساخن إلى الجسم البارد ، وليس بالعكس.

الشغل هو صورة من صور الطاقة.

وعلي سبيل المثال ، عندما ترفع رافعة جسما إلى أعلى تنتقل جزء من الطاقة من الرافعة إلى الجسم ، ويكتسب الجسم تلك الطاقة في صورة طاقة الوضع.

وعندما يسقط الجسم من عال ، تتحول طاقة الوضع (المخزونة فيه) إلى طاقة حركة فيسقط على الأرض.

تكوّن تلك الثلاثة مبادئ القانون الأول للحرارة.



**************





القانون الثاني للديناميكا الحرارية

يؤكد القانون الثاني للديناميكا الحرارية على وجود كمية تسمى إنتروبيا لنظام ، ويقول أنه في حالة وجود نظامين منفصلين وكل منهما في حالة توازن ترموديناميكي بذاته ، وسمح لهما بالتلامس بحيث يمكنهما تبادل مادة وطاقة ، فإنهما يصلان إلى حالة توازن متبادلة. ويكون مجموع إنتروبيا النظامين المفصولان أكبر من أو مساوية لإتروبيتهما بعد اختلاطهما وحدوث التوازن الترموديناميكي بينهما.



أي عند الوصول إلى حالة توازن ترموديناميكي جديدة تزداد " الإنتروبيا" الكلية أو على الأقل لا تتغير.



ويتبع ذلك أن " أنتروبية نظام معزول لا يمكن أن تنخفض". ويقول القانون الثاني أن العمليات الطبيعية التلقائية تزيد من إنتروبية النظام.



طبقا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية بالنسبة إلى عملية عكوسية (العملية العكوسية هي عملية تتم ببطء شديد ولا يحدث خلالها أحتكاك) تكون كمية الحرارة δQ الداخلة النظام مساوية لحاصل ضرب درجة الحرارة T في تغير الانتروبيا dS:





{displaystyle delta Q=T,dS,.}{displaystyle delta Q=T,dS,.}

نشأ للقانون الثاني للديناميكا الحرارية عدة مقولات شهيرة :



لا يمكن بناء آلة تعمل بحركة أبدية.

أي تعمل أبديا من دون تزويدها بطاقة من الخارج.



أو



لا يوجد تغير للحالة تلقائي يستطيع نقل حرارة من جسم بارد إلى جسم ساخن.

أو



لا يمكن بناء آلة تعمل عند درجة حرارة معينة تفوق كفاءتها الكفاءة الحرارية لدورة كارنو عند نفس درجة الحرارة.

{displaystyle eta _{c}=1-{frac {T_{mathrm {cold} }}{T_{mathrm {hot} }}}}{displaystyle eta _{c}=1-{frac {T_{mathrm {cold} }}{T_{mathrm {hot} }}}}

أو



أي عملية تتم من تلقاء نفسها تكون غير عكوسية.

أي عملية يحدث خلاها احتكاك تكون غير عكوسية.

جميع عمليات الخلط تكون غير عكوسية.القانون الثاني للديناميكا الحرارية

يؤكد القانون الثاني للديناميكا الحرارية على وجود كمية تسمى إنتروبيا لنظام ، ويقول أنه في حالة وجود نظامين منفصلين وكل منهما في حالة توازن ترموديناميكي بذاته ، وسمح لهما بالتلامس بحيث يمكنهما تبادل مادة وطاقة ، فإنهما يصلان إلى حالة توازن متبادلة. ويكون مجموع إنتروبيا النظامين المفصولان أكبر من أو مساوية لإتروبيتهما بعد اختلاطهما وحدوث التوازن الترموديناميكي بينهما.



أي عند الوصول إلى حالة توازن ترموديناميكي جديدة تزداد " الإنتروبيا" الكلية أو على الأقل لا تتغير.



ويتبع ذلك أن " أنتروبية نظام معزول لا يمكن أن تنخفض". ويقول القانون الثاني أن العمليات الطبيعية التلقائية تزيد من إنتروبية النظام.



طبقا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية بالنسبة إلى عملية عكوسية (العملية العكوسية هي عملية تتم ببطء شديد ولا يحدث خلالها أحتكاك) تكون كمية الحرارة δQ الداخلة النظام مساوية لحاصل ضرب درجة الحرارة T في تغير الانتروبيا dS:





{displaystyle delta Q=T,dS,.}{displaystyle delta Q=T,dS,.}

نشأ للقانون الثاني للديناميكا الحرارية عدة مقولات شهيرة :



لا يمكن بناء آلة تعمل بحركة أبدية.

أي تعمل أبديا من دون تزويدها بطاقة من الخارج.



أو



لا يوجد تغير للحالة تلقائي يستطيع نقل حرارة من جسم بارد إلى جسم ساخن.

أو



لا يمكن بناء آلة تعمل عند درجة حرارة معينة تفوق كفاءتها الكفاءة الحرارية لدورة كارنو عند نفس درجة الحرارة.

{displaystyle eta _{c}=1-{frac {T_{mathrm {cold} }}{T_{mathrm {hot} }}}}{displaystyle eta _{c}=1-{frac {T_{mathrm {cold} }}{T_{mathrm {hot} }}}}

أو



أي عملية تتم من تلقاء نفسها تكون غير عكوسية.

أي عملية يحدث خلاها احتكاك تكون غير عكوسية.

جميع عمليات الخلط تكون غير عكوسية.