القانون الثاني للديناميكا الحرارية

ينص القانون الثاني للديناميكا الحرارية على أنّ الإنتروبيا (الاضطراب) الكلية لنظامٍ معزول بالكامل لا تتناقص وإنما تزداد أو تبقى ثابتة، وبعبارةٍ أخرى فإنّ العمليات الديناميكية الحرارية تؤثّر في أي نظام مسببةً اضطرابه.

من الجدير بالذكر أنه يُمكن ملاحظة هذا الأمر في الحياة اليومية، فمثلًا عند دحرجة كرة لا بد وأنها ستتوقف بعد فترةٍ من الزمن، نظرًا ل تأثير قوة الاحتكاك التي تُسهم في تحويل طاقة الكرة الحركية إلى طاقة حرارية مهدورة غير قابلة لإعادة الاستخدام.

تكمن أهمية القانون الثاني للديناميكا الحرارية في تفسير الظواهر المحيطة بالإنسان، سواء أكانت مرتبطة بالظواهر اليومية مثل ذوبان قطع الثلج في وسط مائي، أو مرتبطة بالتفاعلات الكيميائية، والتي يجب دراسة الإنتروبيا خاصتها لفهم طريقة التفاعل الكيمائي، ووضع تفسيرات صحيحة لنتائجه النهائية.

معادلة القانون الثاني للديناميكا الحرارية

يُمكن التعبير عن القانون الثاني للديناميكا الحرارية بالصيغة الرياضية الآتية:

التغير في الإنتروبيا للنظام = التغير في الطاقة الحرارية / درجة حرارة الوسط

ΔEntropy = ΔThe Heat Transfer / Temperature

وبالرموز:

ΔS = ΔQ / T

حيث إنّ:

ΔS: التغير في الإنتروبيا وتُقاس بوحدة جول/ كلفن (J/ Kelvin).
ΔQ: التغير في الطاقة الحرارية وتُقاس بوحدة الجول (J).
T: درجة الحرارة وتُقاس بوحدة الكلفن (Kelvin).

أمثلة على القانون الثاني للديناميكا الحرارية

حساب التغير في الإنتروبيا

المثال (1):

إذا علمت أن مقدار الطاقة الحرارية لذوبان الثلج تُساوي 3.33 × 10 جول، ودرجة الحررة التي سيذوب عندها تُساوي 273 كلفن، جد مقدار التغير في الإنتروبيا عند درجة حرارة ذوبان الثلج نفسها.

الحل:

كتابة القانون الثاني للديناميكا الحرارية:

التغير في الإنتروبيا للنظام = التغير في الطاقة الحرارية / درجة حرارة الوسط

تعويض المعطيات:

التغير في الإنتروبيا للنظام = 3.33 × 10 / 273

إيجاد الناتج:

التغير في الإنتروبيا للنظام = 122 جول/ كلفن

المثال (2):

إذا علمت أن مقدار الطاقة الحرارية لذوبان الثلج تُساوي 4 × 10 جول، ودرجة الحررة التي سيذوب عندها تُساوي 0 سلسيوس، جد مقدار التغير في الإنتروبيا عند درجة حرارة ذوبان الثلج نفسها.

الحل:

كتابة القانون الثاني للديناميكا الحرارية:

التغير في الإنتروبيا للنظام = التغير في الطاقة الحرارية / درجة حرارة الوسط

تحويل درجة الحرارة من سلسيوس إلى كلفن على النحو الآتي:

درجة كلفن = درجة سلسيوس 273 درجة كلفن = 0 273 درجة كلفن = 273 كلفن

تعويض المعطيات:

التغير في الإنتروبيا للنظام = 4 × 10 / 273

إيجاد الناتج:

التغير في الإنتروبيا للنظام = 146.5 جول/ كلفن

المثال (3):

إذا علمت أن مقدار الطاقة الحرارية التي يستقبلها محرك حراري تُساوي 3000 كيلوجول عند درجة حرارة 650 كلفن، لكن عندما تكون درجة حرارة الوسط المحيط 295 كلفن، جد مقدار التغير الكلي في الإنتروبيا.

الحل:

كتابة القانون الثاني للديناميكا الحرارية مع الأخذ بعين الاعتبار درجة حرارة المصدر:

التغير في الإنتروبيا للنظام = التغير في الطاقة الحرارية / (درجة حرارة الوسط درجة حرارة المصدر)

تعويض المعطيات:

التغير في الإنتروبيا للنظام = 3000 / (650 295) التغير في الإنتروبيا للنظام =3000 / 945

إيجاد الناتج:

التغير الكلي في الإنتروبيا للنظام = 3.17 كيلوجول/ كلفن

حساب التغير في الطاقة الحرارية

إذا علمت أن مقدار التغير في الإنتروبيا لذوبان الثلج يُساوي 100 جول/ كلفن ، ودرجة الحررة التي سيذوب عندها تُساوي 273 كلفن، جد مقدار التغير في الطاقة الحرارية عند درجة حرارة ذوبان الثلج نفسها.

الحل:

كتابة القانون الثاني للديناميكا الحرارية:

التغير في الإنتروبيا للنظام = التغير في الطاقة الحرارية / درجة حرارة الوسط

تعويض المعطيات:

100 = التغير في الطاقة الحرارية / 273 التغير في الطاقة الحرارية = 100 × 273

إيجاد الناتج:

التغير في الطاقة الحرارية = 2.73 × 10 جول

حساب درجة حرارة الوسط

يستقبل محرك حراري طاقة حرارية تُساوي 3000 كيلوجول، إذا علمت أن مقدار التغير في الإنتروبيا يُساوي 3 كيلوجول/ كلفن، جد مقدار درجة حرارة الوسط.

الحل:

كتابة القانون الثاني للديناميكا الحرارية:

التغير في الإنتروبيا للنظام = التغير في الطاقة الحرارية / درجة حرارة الوسط

تعويض المعطيات:

3 = 3000 / درجة حرارة الوسط درجة حرارة الوسط = 3000 / 3

إيجاد الناتج:

درجة حرارة الوسط = 1000 كلفن

مطورو القانون الثاني للديناميكا الحرارية

لعب العديد من المطورين دورًا لا يُستهان به في مجال تحديث ودراسة القانون الثاني للديناميكا الحرارية دراسةً تفصيليةً، كما هو موضح فيما يأتي:

العالم سعدي كارنو

عالم فيزيائي فرنسي كان يُلقب بأبي الديناميكا الحرارية؛ وذلك لأنه المؤسس الأول لأصول القانون الثاني للديناميكا الحرارية.

العالم رودولف كلاوزيوس

عالم فيزيائي ألماني عمل طويلًا على تطوير عبارة كلاوزيوس، والتي نصت على أنه لا يمكن للحرارة أن تنتقل تلقائيًا من مادة ذات درجة حرارة منخفضة إلى مادة ذات درجة حرارة مرتفعة.

العالم وليام طومسون

عالم فيزيائي معروف باسم لورد كلفن، والذي وضّح أنّه لا يُمكن أن تتحول كامل الطاقة الحرارية للنظام إلى قوة.

يندرج ضمن مفهوم القانون الثاني للديناميكا الحرارية ما يُعرف بالعشوائية والإضراب، وهما اللذان يُسيطران على أي نظام في الكون، لأنه لا يوجد أي نظام تُحوّل كامل طاقته الحرارية إلى قوة، دون أن يجري فقدان جزء منها مع مرور الوقت.

2023-12-1428تعليم

مزيد من المشاركات

تفسير الحلم باسم سعدية

تفسير اسم سعدية في المنام تبعاً للدلالات التي يشير إليها اسم سعدية في اللغة، فإن رؤيا اسم سعدية في المنام يحتمل مجموعة من الدلالات، والتي تنبثق من بيان العلماء لكون الأسماء الحسنة كاسم سعدية تحمل دلالات حسنة في المنام، وأبرزها ما يأتي: أصل الاسم من السعد، وبناء على ذلك؛ فإن من تأويل اسم سعدية في المنام قد يدل على حصول الرائي على السعادة، والخير. قد يدل اسم سعدية في المنام أيضاً على اليمن والبركات التي ستحل بصاحب الرؤيا في حياته. من رأى أنه يكتب اسم سعدية في المنام، فقد بيّن ابن شاهين أن

أين ولد سيدنا يوسف

أين ولد سيدنا يوسف -عليه السلام-؟ ولد يوسف -عليه السلام- في فدان آرام، أثناء رعي أبوه غنمٍ لخاله لابان مُقابل تزوجه بابنتيه، وذلك بعد أن انتقل أبوه يعقوب -عليه السلام- خارج فلسطين بسبب مُضايقات أهلها، فخرج إلى فدان آرام على الحُدود السوريّة التركية ما بين نهر الخابور ونهر الفُرات. كما يُشار إلى أن ولادة النبيّ يوسف -عليه السلام- أو تاريخ ميلاده لم يتطرق إليه القُرآن، وإنما بدأت قصته ببيان ما حصل من حسدٍ وحقدٍ عليه من إخوته، كما أنه لم يتطرق إلى اسم أُمّه أو مكان ولادته، وتذكر بعض الروايات أن

فوائد مغلي ورق التين

دراسات حول فوائد مغلي ورق التين لا تتوفر دراسات حول فوائد مغلي ورق التين بشكل خاص، ولكن بيّنت بعض الدراسات العديد من فوائد أوراق التين، وفيما يأتي توضيحٌ لذلك: أشارت إحدى الدراسات المخبريّة التي نشرت في مجلة Al-Rafidain Dental Journal عام 2010 إلى أنّ مُستخلص أوراق التين والمُستحلب الخارج منها قد يُساعد على مكافحة بعض أنواع البكتيريا التي تسمى المكورات المعوية البرازية (بالإنجليزية: Enterococcus faecalis)، والتي تُصيب قنوات جذر الأسنان؛ كما أظهرت نتائج الدراسة أنّ استخدام مزيجٍ من مستخلص أوراق

تعريف السلوك المهني

السلوك المهني يُعرف السلوك المهني بأنه مفتاح النجاح الوظيفي ، لكن لا يتم تدريسه دائمًا بل يقوم معظم الناس بتعلمه حتى يكونوا محترفين، مما يعني أنهم يطورون صورهم الخاصة وتصورهم للكفاءة من خلال مشاهدتهم للآخرين، ومن السهل أن يقوم أي شخص بارتكاب أخطاء قد تضر بحياته المهنية وصورته المهنية عمومًا، لكن عندما يفهم الشخص أساسيات السلوك المهني ويتصرف وفقًا لذلك، حينها من غير المرجح أن يقوم بارتكاب مثل تلك الأخطاء الكبيرة، وستستمر حياته المهنية في مسار تصاعدي. نصائح لتطوير السلوك المهني توجد العديد من

كيف تفرق بين الحلم والرؤيا

الفرق بين الرؤيا والحلم هناك عدّة فروقات بين الرؤى و الأحلام من عدّة جوانب؛ إذ يختلف مصدر ومضمون الرؤى عن الأحلام، كما تختلف الغاية من كلٍّ منهما، وقد بيّن النبي -صلى الله عليه وسلم- ذلك في عدّة أحاديث، وسيتمّ فيما يأتي بيان الفروقات بين الرؤيا والحلم بشيءٍ من التفصيل: الفرق من حيث المصدر يختلف مصدر الرؤيا عن مصدر الحلم، وبيان ذلك كما يأتي: مصدر الرؤى الرؤيا مصدرها من الله -عز وجل-، ودلّ على ذلك قول رسول الله -صلى الله عليه وسلم-: (الرُّؤْيا مِنَ اللَّهِ)، وفي رواية: (الرؤيا الصالحة من الله)،

سبب رائحة الغسالة الأتوماتيك

سبب رائحة الغسالة الأتوماتيك انسداد الفلتر أحد الأسباب وراء ظهور الرائحة الكريهة لغسالة الأتوماتيك يعود إلى عدم تصريفها بشكلٍ جيد وذلك بسبب انسداد الفلتر؛ لذلك يمكن فك الفلتر أو المرشح واستخدام ماءٍ ساخن ومنظف مناسب والقيام بتنظيفه، حيث يساعد تنظيف الفلتر على التخلص من الرائحة العفنة في غسالة الملابس الأتوماتيك؛ وذلك لأنه خلال عملية التنظيف يتم إزالة وبر الملابس، والأنسجة المتراكمة هناك، والتي قد تحتجز معها كميات من مسحوق الغسيل المستخدم والأوساخ والتي أدّت بدورها إلى ظهور الرائحة الكريهة، ومن

أمثلة على حروف العطف من الشعر

حروف العطف في الشعر حرف العطف: هو تابعٌ يتوسّط بينه وبين متبوعِه أحد هذه الحروف التسعة: (الواو، الفاء، ثمّ، حتّى، لكن، بل، أم، لا، أو) وهذه الحروف تتبع في إعرابها المعطوف عليه رفعًا ونصبًا وجزمًا وجرًّا؛ ولذلك يُسمّى المعطوف تابعًا والمعطوف عليه متبوعًا، وهذه معاني حروف العطف، وأمثلة من الشعر العربيّ تتضمنها جميعًا: الواو ومعناها إشراك الثاني فيما دخل فيه الأول، وليس فيها دليل على أيهما كان الأول فواو العطف لا تفيد الترتيب، فقد يكون حدث المعطوف سابقًا للمعطوف عليه فهي تفيد الجمع والمشاركة بين

أضرار الإكثار من تناول السمك

أضرار الإكثار من تناول السمك تحتوي الأسماك على الزئبق، وقد يؤدي تناول كميات كبيرة من السمك، أو تناول أنواع محددة من الأسماك التي تحتوي على الزئبق إلى حدوث تسمم بمركب ميثيل الزئبق (بالإنجليزية: Methylmercury)، ومن المحتمل أيضاً الإصابة بتسمم الزئبق من خلال تناول كمية كبيرة من المأكولات البحرية، ويصل الزئبق إلى الأسماك عن طريق المياه التي تعيش بها، وتمتلك جميع أنواع الأسماك كميات من الزئبق، ولكنّ الأنواع الكبيرة منه تحتوي على كميات أكبر، لأنّها تتغذّى على الأسماك الأصغر حجماً التي تحتوي على