القانون الأول للديناميكا الحرارية
The first law of thermodynamics
 |
| القانون الأول للديناميكا الحرارية |
نقدم لكم في مدونة الفريد في الفيزياء ، في قسم تعريف وقانون في الفيزياء ، موضوع القانون الأول للديناميكا الحرارية
هنالك ثلاثة قوانين للديناميكا الحرارية ، وسنتعرف في هذا الدراس على القانو الأول منها :
تعريف بالقانون الأول للديناميكا الحرارية :
هو القانون الذي يدرس العلاقة بين الطاقة الحرارية التي يكتسبها ، أو يفقدها النظام ، والشغل الذي يبذله النظام أو المبذول عليه ، التغير في الطاقة الداخلية للنظام .
إن قانون الديناميكا الحرارية الأول يتضمن ثلاثة مبادئ هي :
1ـ قانون أو مبدأ حفظ الطاقة الذي ينص على أن :"الطاقة لا تفنى ولا تستحدث ولكنها تتحول من صورة إلى أخرى".
2ـ تنتقل الحرارة من الجسم الساخن إلى الجسم البارد ، وليس بالعكس.
3ـ 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 للديناميكا الحرارية.
نص القانون الأول للديناميكا الحرارية :
( كمية الحرارة التي يكتسبها ، أو يفقدها النظام تساوي مجموع الشغل الذي يبذله النظام ، والتغير في الطاقة الداخلية للنظام )
وبشكل مختصر ينص القانون على أن :" الطاقة في نظام مغلق تبقى ثابتة. "
ويعبر عن تلك الصيغة رياضياً بالمعادلة :
U = Q - W
وهي تعني أن الزيادة في الطاقة الداخلية U لنظام = كمية الحرارة Q الداخلة إلى النظام - الشغل W المؤدى من النظام.
أو بالرموز العربية :
Δط د= حر - شغ
أي أن الزيادة في الطاقة الداخلية Δط د لنظام = كمية الحرارة (حر) الداخلة إلى النظام - الشغل (شغ) المؤدي من النظام .
ملاحظات هامة / عند استخدامنا للعلاقتين السابقتين يجب علينا مراعاة التالي : 1ـ يكون الشغل كمية موجبة ، إذا بذله النظام ( أي إذا حدث تمدد للغاز )
ويكون الشغل كمية سالبة إذا بذل شغل على النظام ( أي إذا حدث انكماش للغاز )
2ـ تكون كميةالحرارة كمية موجبة ، إذا اكتسب النظام طاقة حرارية ، وتكون كمية سالبة ، إذا فقد النظام طاقة حرارية .
3ـ تعامل كمية الحرارة في الديناميكا الحرارية ، كأنها شغل ، فهي عبارة عن طاقة يمكن أن تنتقل بين النظام ، والوسط الخارجي المحيط به ، ولكنها تختلف عن الشغل في أن انتقالها مشروط بوجود فرق في درجات الحرارة بين النظام والوسط الخارجي .
4ـ تزويد النظام بالحرارة ، يؤدي إلى تخزينها في النظام على شكل طاقة حركية ، وطاقة وضع ( طاقة كامنة ) للجزيئات التي يتكون منها النظام ، ولا تخزن على شكل حرارة .
لهذا القانون العيديد من التطبيقات في واقع الحياة اليومية منها المحركات الحرارية ، حيث تعمل على تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة حركية ، وكذلك الثلاجات والمكيفات والمضخات الحرارية وغيرها .
يمكنكم من أدناه تحميل ملف pdf فيه :
