الديناميكا الحراريه
الحرارة هي صورة من صور الطاقة، وان العمليات الديناميكية الحرارية محكومة بقانون الحفاظ على الطاقة. هذا يعني ان الطاقة الحرارية لا يمكن ان تستحدث او تتلاشي انما تتحول من صورة إلى اخرى
ان علم الديناميكيا الحرارية هو فرع من الفيزياء يتعامل مع الحرارة وصور الطاقة الاخرى. وبشكل خاص يصف علم الديناميكا الحرارية كيف تتحول الطاقة الحرارية من صورة إلى اخرى من صور الطاقة وكيف تؤثر على المادة. وهناك اربعة قوانين تصف المبادئ الاساسية للديناميكا الحرارية.
ان علم الديناميكيا الحرارية هو فرع من الفيزياء يتعامل مع الحرارة وصور الطاقة الاخرى. وبشكل خاص يصف علم الديناميكا الحرارية كيف تتحول الطاقة الحرارية من صورة إلى اخرى من صور الطاقة وكيف تؤثر على المادة. وهناك اربعة قوانين تصف المبادئ الاساسية للديناميكا الحرارية.
يخبرنا القانون الاول للديناميكا الحرارية بان الطاقة الداخلية للنظام يجب ان تساوي الشغل المبذول على النظام مضافا له او مطروحا منه الحرارة التي تتدفق نحو النظام او تغادره. اي ان القانون الاول للديناميكا الحرارية ما هو الا اعادة صياغة لقانون الحفاظ على الطاقة.
المحركات الحرارية
اشهر التطبيقات المعروفة للقانون الاول للديناميكا الحرارية المحرك الحراري. تقوم المحركات الحرارية بتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية والعكس بالعكس. معظم المحركات الحرارية تندرج تحت الانظمة المفتوحة. ان مبدأ عمل المحرك الحراري يعتمد على العلاقة بين الحرارة والحجم والضغط للنظام وهو الهواء والوقود. ويكون النظام في معظم الاحيان في الحالة الغازية ولكن قد يتعرض لتغيرات في الطور ليتحول إلى سائل ويعود مرة اخرى إلى غاز في نهاية الدورة.
عند تسخين الغاز فانه يتمدد وعندما يكون محصورا في مكبس مثلا فان ضغطه يزداد. اذا سمح للمكبس بالحركة فان هذا الضغط يبذل قوة على سطح المكبس ويتسبب في حركته. هذه الحركة هي عبارة عن شغل يعادل القوة الكلية المطبقة على المكبس مضروبة في المسافة التي تحركها المكبس.
هناك العديد من الاختلافات بين المحركات الحرارية المتنوعة. على سبيل المثال المحرك البخاري يعتمد على الاحتراق الخارجي لتسخين خزان الماء. يتحول الماء إلى بخار ويستخدم ضغط البخار في تحريك المكبس ليحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. اما في محركات السيارات على الجانب الاخر فتعتمد على الاحتراق الداخلي حيث يتبخر الوقود ويختلط مع الهواء داخل المكبس ويحدث الاشتعال داخله فينتج عنه ضغط يبذل قوة لتحريك المكبس إلى الاسفل.
عند تسخين الغاز فانه يتمدد وعندما يكون محصورا في مكبس مثلا فان ضغطه يزداد. اذا سمح للمكبس بالحركة فان هذا الضغط يبذل قوة على سطح المكبس ويتسبب في حركته. هذه الحركة هي عبارة عن شغل يعادل القوة الكلية المطبقة على المكبس مضروبة في المسافة التي تحركها المكبس.
هناك العديد من الاختلافات بين المحركات الحرارية المتنوعة. على سبيل المثال المحرك البخاري يعتمد على الاحتراق الخارجي لتسخين خزان الماء. يتحول الماء إلى بخار ويستخدم ضغط البخار في تحريك المكبس ليحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية. اما في محركات السيارات على الجانب الاخر فتعتمد على الاحتراق الداخلي حيث يتبخر الوقود ويختلط مع الهواء داخل المكبس ويحدث الاشتعال داخله فينتج عنه ضغط يبذل قوة لتحريك المكبس إلى الاسفل.
الثلاجات ومكيفات الهواء والمضخات الحرارية
الثلاجات والمضخات الحرارية هي نوع من انواع المحركات الحرارية لكنها تقوم بتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة حرارية. معظم هذه الانواع تقع ضمن الانظمة المغلقة. عندما ينضغط الغاز فان درجة حرارته تزداد. يقوم الغاز الساخن بتحويل الحرارة إلى الوسط المحيط. بعد ذلك يتمدد الغاز وتنخفض درجة حرارته لدرجة اقل مما كان قبل ان يتعرض للضغط لان بعض من حرارته تسربت خلال المرحلة السخونة. هذا الغاز البارد يمتص طاقة حرارية من الوسط المحيط فيعمل على تبريده. هذا هو المبدأ الاساسي لعمل مكيفات الهواء. في الواقع لا يقوم مكيف الهواء بتوليد البرودة انما يعمل على التخلص من الحرارة. كيف يتم هذا؟ ببساطة عن طريق مضخة ميكانيكية نطلق عليها اسم الكمبريسور
القانون الثاني للديناميكا الحراريه
العمليات الطبيعيه تجري في اتجاه المحافظه على الانتروبي الكلي للكون او زيادته اي ان الاشياء كلها ستصبح اكثر عشوائيه واقل انتظاما ما لم يتخذ اجراء معين يحافظ على انتظامها وترتبيها
الانتروبي
اذا حولت الاالات الحراريه الطاقه بشكل كامل الى طاقه ميكانيكيه دون اي حراره ضائعه