تطبيقات القانون الثالث للديناميكا الحرارية

تطبيقات القانون الثالث للديناميكا الحرارية

الديناميكا الحرارية

الديناميكا الحرارية هي دراسة حركة الحرارة، حيث أنه يفسر كل شيء تقريبًا من كيفية انتقال الحرارة أثناء الانصهار والغليان ، إلى ما تعنيه درجة الحرارة، وما إذا كانت الحرارة تتدفق بين الأماكن الباردة والساخنة، كما أنّ للديناميكا الحرارية قوانين مختلفة، ولكننا في هذا المقال سنتطرق بالحديث تحديدًا عن القانون الثالث للديناميكا الحرارية.

نص القانون الثالث للديناميكا الحرارية

ينص القانون الثالث للديناميكا الحرارية على أنّ القصور الحراري أو الإنتروبيا (بالإنجليزيّة: entropy) ويرمز له بالحرف "S" لبلورة نقية عند الصفر المطلق تساوي تمامًا صفرًا، ومن الجدير بالذكر تعريف معنى الصفر المطلق وهو درجة الحرارة التي تتوقف عندها تقريبًا حركة الجسميات، واكتشف العلماء أنّ أقل درجة حرارة ممكنة تساوي 273.15 درجة سلسيوس، وفي الواقع إنّ عند الصفر المطلق يمكن ملاحظة الظواهر التالية في نظام مغلق، وهي أنّ النظام لا يحتوي على أي حرارة، وجميع الذرات والجزيئات في النظام عند أدنى نقاط لطاقتها.

الصفر المطلق بالكلفن

يناقش معظم الناس حول العالم درجة الحرارة بالدرجات المئوية، بينما يستخدم عدد قليل من البلدان مقياس فهرنهايت ، ومع ذلك فإنّ العلماء غالبًا ما يستخدمون كلفن كوحدة أساسية لقياس درجة الحرارة المطلقة، وقدْ تمّ بناء هذا المقياس على أساس فيزيائي معين حيث يكون الصفر المطلق كلفن هو درجة الحرارة التي تتوقف عندها جميع الحركات الجزيئية، ونظرًا لأنّ الحرارة هي حركة جزيئية، فلا تعني الحركة عدم وجود حرارة، ولكن عدم وجود الحرارة يعني أنّ درجة الحرارة صفر كلفن.

من الجدير بالذكر أنّه يجب ملاحظة اختلاف الصفر المطلق عن نقطة التجمد، حيث أنّ الصفر درجة مئوية عندها لا تزال جزيئات الجليد لها حركات داخلية صغيرة مرتبطة بها، والمعروفة أيضًا باسم الحرارة، ومع ذلك فإن تغيرات الحالة بين المواد الصلبة والسائلة والغازية تؤدي إلى تغييرات هائلة في الإنتروبيا حيث إن احتمالات التنظيم الجزيئي المختلف أو الحالات الدقيقة لمادة ما تزداد فجأة أو تنقص مع اختلاف درجة الحرارة.

تطبيقات القانون الثالث للديناميكا الحرارية

أحد التطبيقات المهمة للقانون الثالث للديناميكا الحرارية هو أنّه يساعد في حساب الأنتروبيا المطلقة للمادة عند أي درجة حرارة "T"، وتستند هذه التحديدات إلى قياسات السعة الحرارية للمادة الصلبة، إذا افترضنا أن S0 هي الإنتروبيا عند صفر المطلق، و S هي الأنتروبيا عند درجة الحرارة بالكلفن في التكامل المحدود من (0-T):

ΔS = S – S0 = ʃ CPdT/T

وفقًا للقانون الثالث للديناميكا الحرارية، فإنّ S0= صفر، عند درجة حرارة صفر كلفن، في التكامل المحدود من (0-T):

S = ʃ (CP/T) dT

وبالتالي يمكن الحصول على قيمة هذا التكامل من خلال رسم الرسم البياني لـ Cp / T مقابل T، ثمّ إيجاد مساحة هذا المنحنى من 0 إلى T، وبالتالي يكون التعبير المبسط عن الإنتروبيا المطلقة لمادة صلبة عند درجة حرارة T في التكامل المحدود من (0-T) كما يلي:

S = ʃ (CP/T) dT= ʃ CPd lnT

S = CP ln T = 2.303 CP log T

هنا Cp هي السعة الحرارية للمادة عند ضغط ثابت ويفترض أن تكون هذه القيمة ثابتة في النطاق من 0 إلى قيمة درجة حرارة بالكلفن.

2023-12-1415تعليم
مزيد من المشاركات
كيف ولدت مريم سيدنا عيسى

كيف ولدت مريم سيدنا عيسى

ولادة عيسى عليه السلام شعرت مريم -عليها السّلام- بآلام الولادة، فتمنّت أنّها قد ماتت قبل أن يصيبها ما أصابها، وذلك حتى لا يذكرها أحد من الناس بسوء، فولدت ابنها عيسى، وناداها الملك جبريل -عليه السّلام- من تحتها يواسيها ويقول لها لا تحزني، فقد جعل الله لها ابناً سيكون سيداً في القوم، ثمّ أمرها أن تهزّ النخلة من فوقها وتأكل من ثمرها، ثمّ تصوم عن الكلام فلا تُكلّم أحداً من النّاس. قصة حمل مريم بعيسى عليه السلام نشأت مريم عند زكريا -عليهما السّلام-، فقد كفلها وأمّن لها ما تحتاجه من الرّعاية،
مناهج البحث في التربية وعلم النفس

مناهج البحث في التربية وعلم النفس

مناهج البحث في التربية وعلم النفس المنهج وهو الطريقة والخطوات التي على الباحث أن يتبعها للوصول إلى حقيقة الظاهرة التي يبحث فيها، ولكل علم من العلوم منهج خاص به تفرضه طبيعة الموضوع المطروح أو الظاهرة المدروسة، وعلى الباحث أن يُوفق بين خطوات بحثه وأسلوبه مع الطبيعة الخاصة بعلمه وهنا سوف نتعرف على المناهج المُتبعَة والمعروفة في التربيّة وعلم النفس. المنهج المسحي: ويعني دراسة عامة لإحدى الظواهر الموجودة لدى جماعة من الأفراد في مكانٍ معين وفي الوقت الحاضر، والمسح إمّا أنْ يكون عاماً لسكان الدولة أو
علاج مرض الكزاز

علاج مرض الكزاز

مرض الكزاز يُعَدّ الكُزاز (بالإنجليزيّة: Tetanus) مرضاً خطيراً يمكن أن يُسبِّب وفاة 10-20% من الأشخاص المُصابين به إذا تُرِك دون علاج، ولذلك فهو يُعتبَر حالة طبّية طارئة تتطلَّب العلاج الفوري في المُستشفى، وفي الحقيقة يَحدث الكُزاز نتيجة عدوى بكتيريّة، تُسبّب تشنُّج العضلات وخاصّةً عضلات الفكّ والرقبة، وذلك لأنّها تُؤثِّر في الجهاز العصبيّ ، ومن الجدير بالذكر أنّ اللقاح الخاصّ بالكُزاز يقي من الإصابة بالمرض، إلا أنّ الوقاية التي يُقدّمها لا تدوم إلى الأبد، وإنّما تحتاج إلى إعطاء جرعات مُعزّزة
طريقة إزالة اللبان من الملابس بمعجون الأسنان

طريقة إزالة اللبان من الملابس بمعجون الأسنان

طريقة إزالة اللبان من الملابس باستخدام معجون الأسنان يمكن إزالة اللبان أو العلكة من الملابس باستخدام معجون الأسنان وذلك باتباع الخطوات الآتية: وضع كمية من معجون الأسنان على البقعة المراد إزالة العلكة عنها. محاولة فرد معجون الأسنان على بقعة العلكة باستخدام فرشاة الأسنان. وضع القليل من منظف الغسيل على البقعة بعد التأكد من زوال العلكة بشكل كلي، ومحاولة فركها باستخدام الماء للتخلص من آثار معجون الأسنان ، وفي حال ملاحظة أن آثار العلكة بقيت على الملابس يمكن إعادة الخطوات السابقة، وذلك بإعادة وضع
استعمال الكرياتين

استعمال الكرياتين

الكرياتين هو عبارة عن بروتين يشكّل 90% من تركيب الشعر وهو ذو فعالية عالية جداً، حيث يتكوّن من الأحماض الأمينيّة الموجودة في الجسم بتركيبة كيميائيّة طبيعيّة معقّدة جداً، وهذه الأحماض تدخل في التركيبة الأساسيّة للجلد، والأظافر، والشعر، ويعتبر الكرياتين مادّة ذات فعالية عالية جداً في صقل الشعر، حيث يضفي عليه اللمعان والبريق، ويعطيه شكلاً صحياً وجميلجاً، ويقوم على حماية الشعر من كافّة العوامل الجوية، ونقص نسبته في الشعر تجعله يجفّ، ويتساقط، ويهيش؛ لذلك يستعمل الكرياتين في تحسين نوعية الشعرة، وفي
أنواع البلاستيك وخصائصها

أنواع البلاستيك وخصائصها

البولي إيثيلين عالي الكثافة يُعتبر البولي إيثيلين عالي الكثافة (بالإنجليزية: High-Density Polyethylene) من أنواع البلاستيك شبه المرنة، والذي يمكن معالجتها بسهولة عن طريق البلمرة المحفّزة في المحاليل أو الغازات، ويتميّز هذا النوع من البلاستيك بمقاومته للمواد الكيميائية، والرطوبة، والتأثيرات الخارجية، إلّا أنّه لا يتحمّل درجات الحرارة التي تتجاوز 160 درجة مئوية، ويُمكن تلوين هذا النوع من البلاستيك بألوان مختلفة، كما يُمكن استخدامه لتخزين المواد الغذائية والمشروبات؛ لذلك يتمّ تصنيع أكياس التسوّق،
أفضل طعام لجرثومة المعدة

أفضل طعام لجرثومة المعدة

هل هناك طعام مناسب لجرثومة المعدة تُسبّب البكتيريا الملوية البوابية (الاسم العلميّ: Helicobacter pylori) عدوى في الجهاز الهضمي، مما قد يؤدي إلى الإصابة بالتهاب المعدة (بالإنجليزية: Gastritis) أو القُرحة الهضمية (بالإنجليزية: Stomach ulcers)، وغالباً ما يُشير الأشخاص إلى التهاب المعدة والأمعاء البكتيريّ على أنّه تسمُّم غذائي، ومن الجدير بالذكر أنّه لا توجد حميةٌ غذائيةٌ محددةٌ للمصابين بالتهاب المعدة، إلّا أنّ استهلاك بعض أنواع الأطعمة قد يُحسِّن من الأعراض، أو يُقلّل خطر زيادتها سوءاً، وقد
كلام جميل وحزين

كلام جميل وحزين

الكلام كثير منه الجميل ومنه الحزين، وهنا إليكم في مقالي هذا كلام جميل وحزين، أتمنى أن تنال أعجابكم. كلام جميل وحزين ما أصعب أن تبكي بلا دموع.. وما أصعب أن تذهب بلا رجوع وما أصعب أن تشعر بالضيق.. وكأن المكان من حولك يضيق. ما أصعب أن تتكلم بلا صوت أن تحيى كي تنتظر الموت ما أصعب أن تشعر بالسأم فترى كل من حولك عدم ويسودك إحساس الندم على إثم لا تعرفه.. وذنب لم تقترفه. ما أصعب أن تشعر بالحزن العميق وكأنه كامن في داخلك ألم عريق تستكمل وحدك الطريق.. بلا هدف.. بلا شريك.. بلا رفيق وتصير أنت والحزن