سؤال للأستاذ صالح وباقي الاعضاء ضرووووووووووري

في القانون الثاني للديناميكا الحرارية(thermodynamic)
sدلتا=q(rev)÷t
وتعني عكسي reversibleاختصار لكلمة revمع العلم بأن
سؤالي ماذا يقصد بكلمة عكسي في هذا القانون؟
لماذا استخدمنا الحرارة وليس الشغل مع العلم بأن الحرارة والشغل وجهان لعملة واحدة؟
لماذا درجة الحرارة في المقام؟
اللي يعرف الاجابة يقول في اسرع وقت
تقبلوا تحياتي

اختي الغالية ليس بمتخصص في هذا الامر وليس بمتأكد من الاجابة

الا انني لدي بعض المعلومات التي استقيتها من بعض المواقع والكتب

وسأطرحها لك علها تجيبك عن بعض مما طرحتيه من استفسارات متمنيا

الرد على الموضوع واخطاري بالاسئلة التي لا تزال لم نجب عليها وتوضيح

السؤال اكثر ليتسنى لنا المحاولة على الاجابة عليها فتفضلي هذه المعلومات:.

وضع العالم ( كلاوزيوس ) في الخمسينات من القرن الماضي الصيغة الأحدث
والأعم للقانون الثاني للديناميكا { لا يمكن للحرارة أن تنتقل من جسم بارد
إلى جسم ساخن دون دفع الثمن }
ويجب القبول بفرضية كلاوزيوس وكأنها قانون تجريبي تابع من مراقبة الطبيعة
المحيطة ، ولقد صاغ كلاوزيوس هذه الفرضية لتطبيقها في مجال الهندسة
والتكنيم ، إلا أنها باتت صحيحة في مجال الفيزياء والكيمياء أيضاً .
وتُعبّر هذه الفرضية كغيرها من صيغ القانون الثاني عن أحد القوانين الأساسية لكن
غير المطلقة من قوانين الطبيعة لأنها تنطبق على الأجسام ذات القياسات
المحدودة في الشروط الأرضية المحيطة بنا .
أما تومسون فقد أعلن في عام 1851 م في آن واحد مع كلاوزيوس عن صيغة
أُخرى لقانون الديناميكا الثاني : { لا يمكن أن تتحول كل الحرارة الصادرة عن
مصدر حراري ما إلى شغل ، إذ يتحول جزء منها إلى شغل ، أما الآخر فينتقل
إلى مُستقبل الحرارة } .إذاً لإنتاج شغل ما يجب أن يكون لدينا مصدر للحرارة درجة
حرارته عالية ، ومصدر
حراري درجة حرارته منخفضة ، عدا ذلك تُبين فرضية تومسون أن تصميم محرك
أبدي يُنجز الشغل باستخدام الطاقة الداخلية للبحار والمحيطات والهواء وحدها فقط هو أمر غير ممكن .
وأوضح العالم أوستفالد أن هذه المقوله يمكن أن تكون أيضاً صيغة أخرى للقانون
الثاني للديناميكا الحرارية { إن تصميم محرك أبدي من النوع الثاني هو أمر غير ممكن } .
ويُقصد بالمحرك الأبدي من النوع الثاني بأنه المحرك القادر على تحويل كل الحرارة
المأخوذه من مصدر واحد إلى شُغل .
وهناك صيغ أخرى للقانون الثاني للديناميكا الحرارية لا تختلف من حيث المضمون
عن ما ذُكر آنفاً .

* المصدر / كتاب : الترموديناميكا الهندسية والنقل الحراري .
للمؤلف / فلاديمير ناشوكين .
ترجمة الدكتور / محمد جواد المحمد .

يتبع :

الانتروبي ايضا مفهوم فيزيائي تم اكتشافه بالصدفة!

وقيل لنا ان الانتروبي هو القانون الثاني للدينامكا الحرارية وقيل
ايضا ان الانتروبي هو قانون العشوائية والفوضى وان الانتروبي
ويعرب بانه القصور الحراري....

سوف استعين بدورة كارنو لشرح فكرة الانتروبي ومن اين اتت ثم
اشرح لك ماذا يحتوي الانتروبي من مفاهيم

هذا الشكل يوضح دورة كارنو

يمثل الشكل دورة كارنو على منحنى PV وهذه الدورة يتضح لنا شكله
معقد لوجود المنحنيات التي تمثل التغير في العلاقة بين الضغط والحجم
خلال العملية Proccess فالمنحني Tc و Th تمثلان درجتي الحرارة
للمستودع البارد والمستودع الحار والعملية على هذين المسارين تكونان
عند درجة حرارة ثابتة اما العملية الممثلة في المنحنى DA والمنحنى
BC تمثلان انتقال خلال عملية اديباتيكية (التغير في كيمة الحرارة = صفر)

على المنحنى DA مثلا فانه عند التغير في الضغط فان الحجم وكذلك
درجة الحرارة من Tc إلى Th. وكذلك الحال على المنحنى BC.

لنأخذ الان العمليتن الايزوثيرمال (تحت درجة حرارة ثابتة) خلال الدورة
ABCDA وهي تمثل دورة عكوس لمحرك كارنو. من A إلى B فان
مقدار من كمية الحرارة Qh امتص Absorbed بواسطة النظام عند
درجة حرارة Th في حين انه خلال العملية C إلى D فان مقدار من
الحرارة Qc فقد من النظام عند درجة حرارة Tc.

لاحظ كارنو ان مقدار كمية الحرارة المكتسبة على درجة الحرارة
يساوي مقدار كمية الحرارة المفقودة على دجة الحرارة التي تمت عندها
عملية الفقد متساويان دائما ويساوي مقدار ثابت وهو ما نسميه الانتروبي.
اذا نستنتج مما سبق انه عند الانتقال من عملية اديباتيكية الى عملية
اديباتيكية اخرى فان كمية حرارة اما تكتسب او تفقد. كمية الحرارة
المكتسبة او المفقودة لا تكون متساوية في الحالتين ولكن تعتمد على
درجة الحرارة التي تم عندها الفقد او الاكتساب.

وكلما زادت درجة الحرارة كلما كانت كمية الحرارة المكتسبة او
المفقودة اكبر. والعكس صحيح يعني لكما كانت درجة الحرارة قليلة
كلما كانت كمية الحرارة المكتسية او المفقودة اقل. متفقين على ذلك؟

الان

حاصل قسمة كمية الحرارة على درجة الحرارة بين العمليات الاديباتيكية
تساوي مقدار ثابت وهذا الثابت هو الانتروبي ENTROPY ويرمز
له بالرمز S فاذا كان الانتروبي في الانتقال الاديباتيكي في دورة كارنو
التي في الشكل اعلاه على المنحنى AD هي S1 والانتروبي في المنحنى
المقابل BC هو S2 فإن

S2-S1 =Q/T

او بمعنى

ΔS = Q/T

يمكن ايجاد قيمة الانتروبي للحالات خاصة مثل عملية تحت ضغط
ثابت او تحت حجم ثابت او تحت ولكن الاكثر اهمية هو الانتروبي
خلال عملية اديباتيكية حيث ان التغير في كمية الحرارة يساوي
صفر وعليه يكون التغير في الانتروبي يساوي صفر

وهذا يساهم كثيرا في تبسيط دورات الماكنات الحرارية وخصوصا
عند حساب كفاءتها وذلك لاننا بدلا من تمثيل دورة كارنو مثلا على
منحنى PV Diagram يمكننا ان نمثلها على TS Diagram اي
منحنى درجة الحرارة والانتروبي وسوف نحصل على ما هو
موضوح في الشكل التالي:

لاحظي هنا كيف ان الدورة اصبحت افضل واسهل في التعامل معها
مع ملاحظة ان الرمز سيجما في الشكل على المنحنى y يمثل
الانتروبي s لان الصور من مواقع مختلفة! كذلك مع الاختلاف في
الرموز التي تحدد الدورة يجب ان تكون نفسها في الشكل الاول وعذرا على ذلك....

اذا خلاصة القول ان الانتروبي كمية فيزيائية تساوي التغير في كمية
الحرارة على درجة الحرارة وقد تم التوصل له بنفس الطريقة التي
عرفنا بها القانون الاول للديناميكا الحرارية

للانتروبي مفهوم عميق جدا يفسر الكثير من العمليات التي تحدث في
الطبيعة وحتى على مستوى الكون.

فالانتربي كمية فيزيائية ترتبط مباشرة بالعمليات الغير عكوسة وتحدد
اتجاهها في الطبيعة وتحدد واتجاه تدفق الطاقة الحرارة والشغل من نظام الى اخر.

وسوف اشرح علاقة الانتروبي بالعميات العكوسة

فمثلا دورة كارنو تعتبر دورة عكوسية وهذا معناه ان التغير في الانتروبي
يساوي صفر. كيف ذلك؟

في الدورة اعلاه وهي

لو اردنا ان نحسب التغير في الانتروبي على كل مسار من المسارات الاربعة
بدء من وحسبنا التغير في الانتروبي لوصلنا الى النتيجة التالية

من A إلى B اكتسب النظام كمية حرارة Qh عند درجة حرارة Th وهذا يعادل
زيادة في الانتروبي للنظام مقداره Qh/Th (بالمقابل من وفر الطاقة خسر انتروبي
بنفس المقدار) وعلى المسار BC فان العملية اديباتيكية وهذا يعني ان التغير في
الانتروبي يساوي صفر، وفي حالة المسار CD فان النظام فقد كمية حرارة Qc
عند درجة حرارة Tc وهذا يعني ان الانتروبي قل بمقدار Qc/Tc أما على المسار
DA فان التغير في الانتروبي يساوي صفر لان العملية اديباتيكية ايضا.
اذا

التغير الكلي في الانتروبي للعملية العكوسية هي

Qh/Th - Qc/Tc

وذلك لان الفقد ينظر له بالسالب والكسب بالموجب في المقادير الجبرية

وحيث انه في العملية العكوسية (دورة كارنو)

Qh/Th = Qc/Tc

اذا نستنتج ان التغير في الانتروبي يساوي صفر في اي عملية عكوسية.

فاصلة،،،،
لا يوجد في الطبيعة عملية عكوسية ابدا وهذا فقط في الانظمة المثالية لانه
دائما يوجد فقد في الحرارة نتيجة للاحتكاك وغيره؟؟؟
الان بالنسبة لعلاقة الانتروبي والعمليات الغير عكوسة وهي التي وجد عليها
الكون فمثلا الخشب يحترق ويعطي نار ولكن لا نستطيع ان نعكس العملية
لنحول النار الى خشب او اذا مر تيار في سلك وسخن السلك وسخن الماء
فلا يمكن ان يتحول الماء الساخن الى تيار كهربي في السلك

هذه حكمة الله في خلق الكون والحديث يطول في ذلك ويدخل في امور
فلسفية لا مجال لها الان

اهم ما في الامر ان في العمليات الغير عكوسية يكون التغير في الانتروبي بالزيادة دائما

فعلى سبيل المثال في عملية التوصيل الحراري او الاشعاع الحراري هي
عمليات غير عكوسة فالجسم يفقد كمية حرارة عند درجة حرارة مرتفعة Th ويكتسب
نفس الكمية من حرارة عند درجة حرارة منخفضة Tc

وهنا يكون التغير في الانتروبي على النحو التالي

النقص في الانتروبي للجسم الحار يساوي Q/Th
الزيادة في الانتروبي للجسم البارد يساوي Q/Tc

التغير الكلي في الانتروبي للنظام سوف يكون مقداراً موجبا يعبر عن زيادة
الانتروبي لان Tc اصغر من Th

ولو ضربنا مثال على ذلك
لنفترض 1 كيلوجرام من الماء عند درجة حرارة 373K خلطت مع 1 كيلو جرام
ماء عند درجة حرارة 273K فما هو التغير الكلي في الانتروبي

نلاحظ عند خلط المقدارين من الماء المختلفين في درجة الحرارة ان احدهما يفقد
حرارة والاخر يكتسب حرارة وفي النهاية يصل الخليط الى درحة حرارة الاتزان
ويمكن حسابها بسهولة وهنا لان المقدارين مستاويين ومن نفس المادة تكون
درجة حرارة الاتزان هي المتوسط 323K

اذا الاول فقد حرارة والثاني اكتسب حرارة

التغير في الانتروبي للاول يمكن ايجاده من المعادلة

ΔS1 = mc lnTh/Tc

لان العملية عند ضغط ثابت وهكذا نوجد الانتروبي في هذه الحالة

نجد بالتعويض ان الانتروبي يساوي 704J/K

وكذلك الحال نجد ΔS2 تساوي -603J/k

التغير الكلي في الانتروبي وهو الذي نبحث عنه يساوي 101J/k

نلاحظ انه عند خلط الماء في عملية غير عكسية كان التغير النهائي
في الانتروبي مفداراً موجباً

شكرا جزيلا استاذ صالح
وافادتني كثيرا المعلومات التي قدمتها في التوصل الى الاجوبه
جزاك المولى الف خير

اهلا وسهلا بك ونحن في خدمة الجميع واي استفسار
سنحاول جاهدين الاجابة بقدر الاستطاعة

تتمة للموضوع حتى يكون مرجعاً للجميع

الانتروبي تحدد القاعدة التالية: " ان اكثر العمليات احتمالا للحدوث في
الطبيعة في نظام معزول تلك التي تزداد فيها الانتروبي او تبقى ثابتة"

وهذا هو نص القانون الثاني في الديناميكا الحرارية ويذكرني القول هنا
ان القانون الاول للديناميكا الحرارية هو قانون الطاقة بينما القانون الثاني
للديناميكا الحرارية هو قانون الانتروبي

مفهوم الانتروبي
معنى ان الانتروبي يزداد في مثال خلط الماء اعلاه يعني انه عند خلط ماء
حار مع ماء بارد فانه سوف يصبحان بعد فترة عند درجة حرارة واحدة
569099973ي، وكذلك فان الماء
الدافئ لايمكن فصله الى ماء حار وبارد مرة اخرى.

وبالطبع لا يكون هناك نقصان في الطاقة عند خلط الماء الحار بالبارد ولكن
النقصان يكون في فقد الفرصة في تحويل الحرارة المتدفقة من الحار الى الى
شغل.. ولهذا عند ازدياد الانتروبي فان طاقة اكثر تصبح غير متوفرة وعندها
يكون الكون في حالة عشوائية.

قد يكون ماذكرت من قبل بحاجة الى توضيح اكثر وهو بالفعل هنا بدأت الامور

تتعقد ولكن دعوني اوضح الامر من خلال الشرح التالي:

في جميع المحركات الحرارية التي نستخدمها يكون هناك فقد في الحرارة عن
طريق التوصيل والاحتكاك لذلك فانه في هذه المحركات الحرارية يكون التغير
في الانتروبي مختلف عن دورة كارنو اي لا نستطيع ان نقول ان Qh/Th يساوي
Qc/Tc (هذا فقط في العمليات العكوسة) وذلك فان التغير الكلي في حالات
المحركات الحقيقية يساوي مقداراً التغير في الانتروبي موجبا اي ان الانتروبي يزداد.

وبعد عدة دورات يقوم بها المحرك تزداد الانتروبي في كل مرة وتصل الانتروبي
في نهاية الامر الى اقصى قيمة لها وعند هذه الحالة فان المحرك سيكون غير
قادر على بذل المزيد من الشغل.

اما على صعيد الكون فان الانتروبي في زيادة مستمرة ايضا وسيصل لا محالة
(يوم القيامة والله اعلم) الى اقصى قيمة له عندها يكون غير قادر على تزيدنا
بالطاقة او بذل شغل.

الانتروبي مقياس للعشوائية
عندما تزداد الانتروبي يزذاد مقدار العشوائية لجزيئات النظام وعندما تقل الانتروبي
تقل العشوائية بالمقابل ولهذا تعتبر ايضا الانتروبي مقياس لعشوائية اي نظام
مكون من جزيئات.

عند الصفر المطلق يكون الانتروبي يؤول الى الصفر وتكون جزيئات النظام في
حالة من الترتيب المثالي (وهذا هو القانون الثالث للديناميكا الحرارية) وساوضح
ماذا يعني ذلك ولو انه ليس موضوع السؤال.
لنوضح علاقة الانتروبي والعشوائية من خلال المثال التالي

نعلم ان الجزئيات يمكنها ان تتحرك بحرية تكون اكبر ما يمكن في حالة الغاز
وبعدها في حالة السائل وتصبح حركتها مقيدة في حالة المادة الصلبة. وعليه
تكون الانتربي في الغاز اكبر منها في السائل والانتروبي في السائل اكبر من
الانتروبي في الصلب. ولهذا عندما تتحول المادة من الحالة الصلبة الى الحالة
السائلة وبعدها الى الحالة الغازية فان الانتروبي يزداد والعكس صحيح ايضا.

فمثلا عند تحويل قطعة من الثلج الى ماء ثم الى بخار فان الانتروبي والعشوائية
للغاز سوف تزداد. والعكس صحيح اي عندما نحول البخار الى ماء ومن ثم
الى ثلج فان الانتروبي والعشوائية تقل.

اشكرك استاذي العزيزعلى هذه المعلومه

وماشاء الله عليك

وزادك الله علما

تحياتي

وفقك الله استاذنا العزيز لكل مافيه خير

ونفع بك وبعلمك

» تهنئة للاستاذ صالح
» شكرا خاص الى الأستاذ/ صالح المعلوي
» سؤال المسابقة الأول ( 1 )