2022-10-17T11 10 55 + 00 00

في هذه المقالة، يقدم لك أحد المواقع بحثًا كاملاً عن الديناميكا الحرارية مع المصادر. ما يميز هذا البحث عن غيره أنه يشمل كل ما يتعلق بالديناميكيات من حيث المفهوم والأصل والتطور.

البحث في الديناميكا الحرارية

بما أن وجود الإنسان على الأرض لم يتوقف أبدًا عن استكشاف هذا العالم، ومرة ​​تلو الأخرى، بدأت عملية الاستكشاف تتطور من مجرد معلومات بسيطة إلى تكوين علوم مختلفة، لذلك نشأت الفلسفة التي تعتبر أم العلوم، ثم الفيزياء. وظهرت الكيمياء ومعهم علم النفس والاجتماع، وعندما تطورت تلك العلوم ومرت سنوات وظهرت عصور مع علم التاريخ، ثم ظهرت فروع العلوم الأساسية. انفصلت الفيزياء عن علم الديناميكا الحرارية، والذي سنتعرف عليه بالتفصيل في السطور التالية من هذا البحث.

ما هي الديناميكا الحرارية

من أجل معرفة أي علم في هذا الكون، يجب أن نعرفه من الناحية التقليدية ثم من الجانب العلمي. وفقًا لذلك، ينقسم تعريف علم الديناميكيات إلى

  • التعريف العلمي للديناميكا الحرارية وهو أحد فروع الميكانيكا التي تهتم بشكل أساسي بدراسة الحرارة وما تأثيرها على الذرات والجزيئات وكيف تتحول هذه الحرارة إلى طاقة ميكانيكية فعالة أو تتحول إلى شكل مختلف. وهي طاقة كهربائية.
  • أحد التطبيقات الحية للديناميكا الحرارية هو بناء محطات الوقود ومحطات الطاقة العملاقة وآلات التبخير وآلات الاحتراق الداخلي وكيفية تحويل حركة الأنهار إلى كهرباء وأنواع أخرى من الطاقة الكهرومائية.
  • ولأن الديناميكا الحرارية متخصصة في كل هذه المجالات، فإن العناصر الأساسية لهذا العلم هي
    1. الحرارة.
    2. الضغط.
    3. الإمكانات الكيميائية – الإمكانات الكيميائية -.
    4. كثافة الجسم.
    5. الطاقة الداخلية.
    6. القصور الذاتي الحراري – الانتروبيا.
    7. قياس فيزيائي.
    8. حرارة نوعية.
  • التعريف الاصطلاحي للديناميكا الحرارية تأتي كلمة الديناميكا الحرارية من المصطلح اليوناني الديناميكا الحرارية
  • إنه مصطلح يشير إلى مزيج من الحرارة والطاقة والأشكال التي يتم تحويلها إليها.

تاريخ الديناميكا الحرارية

بالتأكيد كل علم له أصوله وتاريخه، ولم يكن هناك أبدًا معرفة بأن الإنسان ولد ووجد بكل قوانينه جاهزًا وينتظره. وعليه فإن تاريخ هذا العلم هو

  • يعود ظهور الديناميكا الحرارية إلى القرن الثامن عشر، ولعل ما ساعد على ظهورها في المقام الأول هو دخول الإنسانية في ذلك الوقت في عصر التنوير وبداية الثورة الصناعية التي كانت على شفاها في هذا القرن. وحده.
  • من الديناميكا الحرارية، تم تصنيع الآلات، وخاصة الآلات التي تعتمد على الحرارة في طبيعة عملها، نظرًا لتطور محركاتها وسرعة تشغيلها.
  • كان أحد الأسباب الرئيسية لظهور الديناميكا الحرارية في ذلك الوقت هو أن الهندسة الحرارية لم تكن كافية على الإطلاق لتشغيل المصانع الضخمة وصعوبة تكوين آلاتها.
  • وبدأت عملية اكتشاف الديناميكيات في مختبر العالم الفرنسي – سادي كارنوت، وبالتحديد عام 1824 عندما بدأ تجارب فيزيائية مهمة، أراد أن يعرف مقدار الحرارة التي تجعل آلة البخار تعمل بشكل مستمر دون توقف.
  • كانت نتائج تلك التجربة مختلفة تمامًا عن النتائج التي كان يتوقعها، حيث اكتشف كارنو في ذلك الوقت أن البخار ذو درجة الحرارة العالية له تأثير كبير وقوي على الأجسام المادية الأخرى وأنه كان قادرًا على تغيير درجة حرارة الماء من البرد. إلى الساخن، مما ينتج عنه طاقة ميكانيكية.
  • هذه النتيجة أثرت بالتأكيد على آلة البخار لأن كارنو في ذلك الوقت طرح فرضية أن عملية تسخين وتبريد المياه بالبخار تتم دون فقدان أي شكل من أشكال الطاقة، بل يتم توليد الطاقة منها، مما يجعلها دورية مستمرة. عملية لا تتوقف أبدًا.
  • ومع تطور العلم ظهر أحد أوائل قوانين الديناميكيات في ذلك الوقت، ألا وهو حفظ الطاقة، الذي طوره العالم الألماني يوليوس ماير عام 1841 م. وقال في ذلك الوقت إن الطاقة عندما توضع في إطار مغلق تبقى بنسبها الثابتة ولا تفقد أحد عناصرها وتستمر دون توقف، وهذا كان سبب بناء النظريات الكاملة للديناميكا الحرارية.

كيف تطورت الديناميكا الحرارية عبر التاريخ

العالم يتغير ويتطور بين عشية وضحاها، وكذلك العلم. لم يظهر كعلم في مهده بالطريقة التي ندرس بها اليوم. نظرًا لأن الديناميكا الحرارية، والتي تسمى أيضًا الديناميكا الحرارية والديناميكا الحرارية، هي أحد العلوم التي نشأت على يد الإنسان، فهو أيضًا من طورها عبر العصور على النحو التالي

  1. الديناميكا الحرارية الكلاسيكية.
  2. الديناميكا الحرارية الإحصائية.
  3. الديناميكا الحرارية الكيميائية.
  • الديناميكا الحرارية الكلاسيكية وهي الفرع الأول الذي ظهر في علم الديناميكيات، وهي تعني أساسًا التوازن بين طاقة الأجسام والأنظمة الحرارية لتلك الأجسام. وفقًا لذلك، فهي تهتم إلى حد كبير بالحرارة، وكيف تعمل، والطاقة التي تأتي منها، وعلى أساس هذه العناصر تولد بقية قوانين الديناميكا الحرارية.
  • الديناميكا الحرارية الإحصائية عندما وصلنا إلى هذا الفرع، كان ذلك في ذلك الوقت في القرن التاسع عشر عندما بدأ العلم يُطلق عليه عمومًا علم الديناميكيات وتم اعتباره إحصائيًا. في هذه المرحلة بدأ العلم يتطور في نظريات الذرة وحركتها وطبيعتها، كما ظهر في هذه المرحلة العلاقة بين الذرات والجزيئات ما هي الحالة الكمية الناتجة عن تلك العلاقة.
  • وبما أن أعظم تطور في هذا الفرع كان دراسة توزيع الذرات والجزيئات في الأجسام، فقد كانت تسمى الديناميكيات في ذلك الوقت إحصائية.
  • الديناميكا الحرارية الكيميائية وتسمى أيضًا الحركة الحرارية الكيميائية. في هذا الفرع تمكن العلماء من إيجاد علاقة فيزيائية بين الطاقة والكيمياء في التفاعلات الكيميائية للمواد المختلفة وكيف أن علم الديناميكيات ينتج تحولًا كيميائيًا بين العناصر المختلفة بسبب التغيرات الديناميكية التي تحدث في تلك المواد الكيميائية وهذا يعني تغير في درجة الحرارة

أنواع الأنظمة في الديناميكا الحرارية

تشير الأنظمة الديناميكية الحرارية إلى القانون الأول لهذا العلم، والذي يعد أحد قوانين الباب العالي، والذي كان يسمى “حفظ الطاقة”. في هذا القانون، تنقسم الأنظمة إلى

  • النظام المغلق وهو أول ما اكتشفه علماء الديناميكا الحرارية، وهو أن الطاقة في إطار مغلق لا تفقد أي عنصر من عناصرها، مما يجعلها تتكرر بشكل دوري في حركتها ولا تحدث أي تغيير فيها ما لم تكن خارجة. عامل متورط.
  • يتميز هذا النظام حصريًا بأنه نظام لا تنتقل فيه كتلة الجسم من جسم إلى آخر، بل تنتقل الحرارة بين الكتل المختلفة دون التحول إلى أجسام مختلفة.
  • النظام المفتوح هو النظام الذي نشأ بعد تطور الديناميكيات وبعد أن عرف العلماء كيفية الاستفادة الكاملة من علم الديناميكيات، مما جعلهم يتحكمون بشكل أفضل في درجة الحرارة.
  • في هذا النظام أيضًا، الكتلة ليست ثابتة لأن الطاقة في النوم المفتوح تفقد الكثير من نفسها أثناء الحركة، مما يجعلها هنا بحاجة إلى عنصر مساعد يجعل حركة الجسم مستمرة ولا تتوقف أبدًا، تعويضًا عن ذلك. انتقال الحرارة.
  • النظام المعزول هو نظام أكثر دقة من النظام المغلق حيث من النادر حدوث أي خطأ بسبب دقة ودقة النظام المعزول في الحفاظ على الطاقة والحفاظ على انتقال الحرارة بين الكتل المختلفة لنفس الجسم بدون إمكانية التأثر بأي عامل خارجي سواء كان طبيعياً أو صناعياً.

أهمية الديناميكا الحرارية وتطبيقاتها

الديناميكيات ذات أهمية قصوى، لا تقل أهمية عن الفيزياء، التي تهتم أكثر بعناصر الكون، بينما الديناميكيات تهتم بالعناصر الأكثر تطبيقية، وبالتالي تكمن أهميتها في

  • من خلال الديناميكا الحرارية، يمكننا تحويل الحرارة إلى أشكال مختلفة من الطاقة، والتي تعلمنا منها عن الطاقة الحرارية والطاقة الكهربائية وغيرها. ومن هنا تكمن أهمية الديناميكيات في أنها سبب الوصول إلى العالم الحديث والمتطور الذي نعيش فيه الآن.
  • بناء الآلات الصناعية الكبيرة وكيفية تشغيلها من خلال الاستفادة القصوى من الحرارة.
  • يمكننا أن ننظر إلى تطبيقات الديناميكيات من خلال تحديد قوانينها الأربعة، وهي
  • قانون الصفر هو نظام التوازن الحراري داخل الأجسام، ومن هنا أصل المبردات وأنظمة التبريد للآلات الكبيرة.
  • القانون الأول وهو أول ما تم اكتشافه في هذا العلم، وهو أن الطاقة في نظام منعزل لا تفقد شيئًا من حجمها.
  • القانون الثاني إذا اجتمعت الأجسام المتوازنة المختلفة مع بعضها البعض، فلن يتم إزعاجها أبدًا وسيحدث انسجام وتوازن جديدان بينهما.
  • القانون الثالث ما دامت هناك طاقة فلن يصل الجسم أبدًا إلى درجة حرارة صفرية مهما كانت الظروف.

اختتام دراسة عن الديناميكا الحرارية

لن ينتهي الحديث عن الديناميكا الحرارية أبدًا لأنه علم يتطور كل يوم وتثبت كل ساعة أهميته الحقيقية وكيف أثرت على البشرية بشكل كبير. ويرجع ذلك إلى الديناميكيين، وأبرزهم رودولف كلاوسيوس وويليم رانكين، بالإضافة إلى خوسيه جيبس ​​وهيرمان فون وغيرهم ممن أسسوا هذا العلم وقسموه إلى فروع مختلفة.