بحث عن القانون الثاني للديناميكا الحرارية

بحث عن القانون الثاني للديناميكا الحرارية، للميكانيكا الإحصائية فروع كثيرة منها علوم الديناميكا الحرارية، وهو العلم الذي يقوم بدارسة التغيرات التي تطرأ نتيجة التغير في بعض الكميات الفيزيائية.

فمثلًا تقوم بدراسة التغير الذي يطرأ على التغير في الضغط، والحجم، ودرجة الحرارة، وكما أنها تقوم بدراسة الطاقة التي يتم اختزانها في الذرات والجزيئات، وذلك مثل الطاقة الكيميائية التي يتم اختزانها داخل الروابط الأيونية.

فهذه العلوم الديناميكية تقوم بدراسة كيف يتم انتقال الطاقة عبر الأجسام من جسم لأخر، وأيضًا تقوم بدارسة كيف تتنقل الحرارة عبر الأجسام.

وتقوم بتوضيح كيف يمكن تحويل الحرارة والطاقة إلى أشكال أخرى؛ ومن أشكال التحول ذلك هو تحول الطاقة الحرارية إلى الميكانيكية وهذه الطاقة الناتجة يمكن استخدامها في تحريك السيارات.

وأيضًا يتم استخدامها في الآلات البخارية، وتقوم العلوم الديناميكية أيضًا بدراسة كيف يتم تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة أخرى مثل الكهربائية؛ مثل الطاقات الموجودة في المحطات الخاصة بتوليد الطاقة الشمسية والأنهار.

توضيح القانون الثاني للديناميكا الحرارية

• يوجد للديناميكا قوانين عديدة، وكلها تقوم بتوضيح ودراسة ما يحدث داخل الأنظمة الفيزيائية من تغيرات.
  • حيث يتم التغيير في الأنظمة الفيزيائية وفقًا للعوامل الخارجية الموجودة.
  • وأيضًا التغير في الكميات الفيزيائية يؤدي إلى التغير في النظام الفيزيائي.
  • ولكن من بين تلك القوانين الخاصة بالديناميكا الحرارية وما تقوم بدراسته يعتبر القانون الثاني هو أهمها.
  • حيث يقوم هذا القانون الثاني بتوضيح التغيرات التي تطرأ على أي نظام فيزيائي أو أخر.
• ويقوم القانون بوصف التغيرات التلقائية وغير التلقائية خاصةً، فمن أمثلة الحالات التي يقوم بدراستها القانون.
  • هي أنه يثبت أن الجسم الساخن عندما يبرد، فإن بروده ذلك يكون بشكل تلقائي دون تدخل كيميائي أو بأي تدخل أخر.
  • ولكن تحويل الجسم البارد بحيث يصبح ساخنًا يحتاج إلى طاقة تعمل على تسخينه.
  • وأيضًا من صور التغيرات غير التلقائية هي تمدد الغاز عند وضعه في مكان الفارغ.
  • وأيضًا يمكن ذكر المثال على أنه بتفاعل المواد الكيميائية مع بعضها البعض.
  • فتكون النتيجة هي أن هذه التفاعلات تصبح في حالة اتزان.

شاهد أيضًا: بحث عن الاحتكاك والحركة في الفيزياء كامل

ما يتضمنه القانون الثاني للديناميكا الحرارية

• قام العالم الألماني رودولف كلاوسيوس من خلال ما تم دراسته وتجريبه عن التغير التلقائي والغير التلقائي الذي يحدث للمواد.
  • بأنه يعتمد اعتمادًا كليًا على التغير التلقائي الذي يمكن أن يحدث في جميع الأنظمة.
  • يكون مرتبطًا بالكمية الفيزيائية وأطلق عليها الإنتروبي.
  • حيث توصل العالم الألماني إلى أن الإنتروبي من الممكن أن تكون في حالة ثبات أو تزايد.
  • وذلك في حالة وجود أي نظام يتم توصيله إلى حالة الاتزان بشكل تلقائي، أو يتم حدوث عمليات طبيعية فيه بشكل تلقائي أيضًا.
  • وقد أوضح هذا العالم الألماني أن الإنتروبي ما هي إلا المقاييس التي توضح الخلل في انتظام النظام.
  • وتوصل أيضًا إلى أن الإنتروبي لها علاقة بالزمن بالنسبة لأي نظام فهي في حالة تزايد.
• والمثال على ذلك عند تذويب السكر في أي سائل كان؛ فإنه يتم التعامل مع هذه الجزيئات داخل السكلا.
  • حيث أنها تذوب وتنتشر داخل السائل بالتساوي، وأيضًا فإن عدم الانتظام.
  • في النظام يكون في حالة تزايد في حالة إذابة السكر في السائل.
  • فعندها تكون الإنتروبي لكل مادة منفردة بمعني السكر والسائل تكون أقل.
  • أو مساوية لمجموع الإنتروبي للمزيج (وذلك بعد تذويب السكر في السائل).

ومن خلال هذا المثال وغيره من الأمثلة الكثيرة على قانون الديناميكا الحرارية الثاني كانت النتائج كالتالي:

• أن من غير الممكن أن يتم بناء أي ألة تقوم بالعمل بحركة أبدية.
• أنه لا يحدث تغير تلقائي يقوم بتحويل الحرارة من الجسم البارد إلى الساخن والعكس.
• ومن ضمن النتائج التي توصلنا إليها هو أن كل العمليات التي يتم فيها الخلط بين أي نظامين أو أكثر من ذلك تكون غير معكوسة، ومعنى ذلك أن نسبة الإنتروبي في ذلك الخليط تكون في حالة تزايد دائمًا.
• أن أي عملية يتم هدر جزء من الطاقة فيها نتيجة الاحتكاك تعتبر أيضًا عملية غير معكوسة.

شاهد أيضًا: بحث عن الحركة الدورانية في الفيزياء doc

الصيغة الرياضية للقانون الثاني للديناميكا الحرارية

• قام العالم الألماني رودولف كلاوسيوس بصياغة القانون بصيغة رياضية عام 1856م، حيث كانت Q في قانونه الرياضي هي الحرارة.
  • والـ T هي درجة الحرارة، والـ N هي الكمية المكافئة، والتي تعني الإنتروبي وهذا الاسم الذي أطلقه العالم الألماني عام 1865م.
• حيث كان هذا التعريف الذي قدمه العالم الألماني، وفي مرة كان في محاضرة فلسفية منعقدة في 24 إبريل.
  • حيث قال كلاوسيوس في نهاية محاضرته أنه “يميل الإنتروبية في الكون إلى نهاية عظمى”.
  • وهذه الجملة التي قالها العالم الألماني في نهاية محاضرته تعتبر من أشهر النصوص للقانون الثاني للديناميكا الحرارية.
  • حيث يشمل القانون الثاني للديناميكا الحرارية الكون بكل حالته دون التمييز بينها أو تحديد حالة معينة.

شاهد أيضًا: بحث عن ثابت بولتزمان في الفيزياء

تتنوع قوانين الديناميكا الحرارية فهي أربع قوانين، حيث أن جميعها تقوم بوصف الخواص والسلوك لانتقل الحرارة من جسم لأخر، وهو ما يقوم به القانون الثاني للديناميكا الحرارية.

حيث يعمل على وصف التغيرات التي تطرأ على جسم معين سواء كان تغير بشكل تلقائي أو بشكل غير تلقائي نتيجة تأثره بعوامل خارجية أخرى.