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.

2023-12-144تعليم

مزيد من المشاركات

هيئة الحماية الفطرية وإنماؤها

هيئة الحياة الفطرية أطلقت الحكومة السعودية هيئةً وطنيّة خاصّة للحفاظ على التنوّع الحيوانيّ والنباتيّ في المملكة تحت مُسمّى الهيئة السعودية للحياة الفطريّة، ويُشار إلى أنّ الهيئة كانت تحمل مُسمّى الهيئة الوطنيّة لحماية الفطريّة وإنمائها، ويرمز لها اختصاراً بـ SWA- NCWCD، ويعود تاريخ تأسيس الهيئة إلى عام 1986م المصادف الثاني عشر من شهر رمضان المبارك من عام 1406م. تُعامل الهيئة الوطنيّة كواحدةٍ من الهيئات المستقلّة التي تربطها علاقةٌ وثيقةٌ من حيث الإدارة بمجلس الوزراء السعوديّ، وتتّخذ من العاصمة

طريقة حفظ قرع العسل

طُرق لِحفظ قرع العسل يوجد الكثير من الطُرق المُفيدة والبسيطة لِحفظ قرع العسل أيّ اليقطين ، ومن هذه الطُرق ما يأتي: حفظ قرع العسل الطازج مهروس يُعتبر قرع العسل الطازج من المأكولات الشهية والمُفيدة والمُحببة لدى الكثير من الناس، لذلك يعتقد البعض أنّ حفظ وتخزين القرع العسلي للطهيّ صعب، لكن على العكس تماماً فابتباع الخطوات الآتية سيتم التعرف على كيفية حفظ القرع: المُستلزمات: يقطين. سكين حاد. ماء. قدر أو وعاء متوسط الحجم. وعاء للتبريد. مِلعقة. خلاط. حافظات مُخصصة للتفريز. الطريقة : اختيار يقطين

أين يقع باب المندب في أي محافظة

موقع مضيق باب المندب يعتبر مضيق باب المندب حلقة الوصل المائيّة بين قارّتي آسيا وأفريقيا، حيث يمتد المضيق من الجانب الأسيوي الذي يتمثل بمنطقة رأس منهالي في اليمن على طول 30 كم إلى الجانب الإفريقي المتمثل بمنطقة رأس سيان في جيبوتي، وتفصل جزيرة بريم الخاضعة للسيطرة اليمينية مياه المضيق إلى قناتين القناة الشرقية على الحدود اليمنية ويطلق عليها اسم باب اسكندر حيث يبلغ عرضها 3 كم بينما يبلغ عمقها 30 م، أما القناة الغربية على الحدود الجيبوتية فيطلق عليها اسم دقة المايون فيبلغ عرضها 25 كم أمّا عمقها

كلمات عن الغدر والخيانة في الحب

كلمات عن الخيانة في الحب الحُب لم يعرف الخيانة إلا عندما نزل إلى مستوى البشر. أخشى أن يأتي اليوم الذي تصبح فيه الخيانة وجهة نظر. رجل غبي ذلك الذي يعتقد أن قلب الأنثى ممكن أن يعود كما كان بعد الخيانة. الدموع لاتغسلُ وسخ الخيانة ولا تطهّرُ درن الغياب. الأنثى تخشى الخيانة، والفقدان، والغياب، ولا تستطيع بسهولة نسيان غائب أحبته، وتبقى تراقبه من بعد قهر. الاكتفاء بشخص واحد لذة لن يعرفها من أصابه هوس الخيانة. لا صداقه بعد الحب، ولا احترام بعد الخيانة، ولا ثقة بعد الخيبة. بعد الخيانة انتهت أي رغبة

ما سبب طقطقة العظام

أحياناً عندما نريد أن نسترخي بعد جهد كبير وتعب نتمدد بأجسامنا أو نضغط على أصابعنا أو عندما نتحرك بعد جلوس طويل نسمع طقطقة العظام أو فرقعة المفاصل لماذا في بعض الأحيان تحدث الطقطقة في المفاصل وليس دائماً ، ولماذا لا تحدث في نفس المفصل بعد فترة أي عندما نحاول أن نصنع حركة طقطقة في مفصل اليد أو الرقبة أو القدم لا يحدث مرة ويحدث مرة أخرى بعد فترة ، ما سبب هذا الصّوت في المفاصل ، وهل صوت طقطقة العظام صوت عادي ماذا لو صاحب هذا الصوت ألم ، لكي ندرك حقيقة الصّوت يجب أن ندرك ونتعرف على تركيب المفصل أو

فوائد شرب الماء لحب الشباب

اهمية شُرب الماء لحبّ الشباب يُمكن للبيئة المليئة بالسُموم والالتِهابات، أن تُحفّز وتزيدُ من ظهور حبّ الشباب ، وهنا تأتي أهمية الماء؛ فهو ينقّي الجسم من السموم، كما أنّه ينقل المواد الغذائية المهمة لجميع أجزاء الجسم، لذلك يُنصَح بشرب ما لا يقل عن 2.7 لتر من الماء يومياً للنساء، وما لا يقل عن 3.7 لتر للرجال؛ من أجل المحافظة على بشرةٍ صحيّة خالية من حبّ الشباب. الماء المُجمَّد لحبّ الشباب يُمكن علاج حبّ الشباب باستعمال الماء المُثلّج، فهو يقتل البكتيريا المُسبّبة للحُبّ، ويَمنعها من التكاثُر،

أعشاب لديدان البطن

أعشاب لديدان البطن لا توجد أدلّة علمية متوفّرة حول الأعشاب التي تساعد على علاج ديدان البطن، إلّا أنّه توجد بعض النباتات والبذور التي يمكن أن تساعد على علاجها، ونذكر أهمّها فيما يلي: الثوم: يتميّز الثوم بخصائصه المضادة للبكتيريا، والفيروسات، والفطريات، ويتم استخدامه كعلاج تكميلي لديدان البطن. بذور اليقطين: تحتوي بذور اليقطين على الكيوكربيتاسين؛ وهو مركّب يُستخدم كعلاج للطفيليات المعوية. بذور البابايا: يُمكن استخدام بذور البابايا لعلاج التهابات الديدان. أطعمة لديدان البطن تُعرف الديدان الشريطية

كيف أخفف ألم التقويم

نصائح لتخفيف ألم التقويم من المتوقع أن يشعر المريض ببعض الشدة أو الضيق عند وضع مشابك الأسنان لأول مرة في مكانها أثناء تركيب تقويم الأسنان (بالإنجليزية: Orthodontics)، أو في كل مرة يزور فيها الطبيب من أجل جلسات ضبط وتعديل المشابك، ومن ثم يتطور هذا الشعور عادةً إلى المعاناة من الألم ، وقد يستمر هذا الألم لمدة 4-6 ساعات تقريبًا، إذ يتم ضبط هذه المشابك من خلال شد أو ثني أسلاك ربط المشابك بشكلٍ دوري، وهذا ما يؤدي إلى وقوع ضغط خفيف على الأسنان، وسحب الأسنان إلى مواضع جديدة بشكلٍ تدريجي. ومن الجدير