مقدمة في الديناميكا الحرارية

مقدمة ومفاهيم أساسية

تتعامل الديناميكا الحرارية مع مفاهيم الحرارة ودرجة الحرارة والتحويل البين للحرارة وأشكال الطاقة الأخرى.
تحكم القواني الأربعة للديناميكا الحرارية سلوك هذه الكميات وتقدم وصفًاكميًا.
صاغ ويليام طومسون مصطلح الديناميكا الحرارية في عام 1749.
الديناميكا الحرارية في الفيزياء هو فرع يتعامل مع الحرارة والشغل ودرجة الحرارة وعلاقها بالطاقة والإشعاع والخواص الفيزيائية للمادة.
يشرح كيفية تحويل الطاقة الحرارية من أو إلى أشكال اخرى من الطاقة وكيف تتأثر المادة بهذه العملية.
الطاقة الحرارية هي الطاقة التي تأت من الحرارة.
تتولد هذه الحرارة عن طريق حركة جزيئات صغيرة داخل الجسم.
وكلما تحركت هذه الجزيئات بشكل أسرع، تم توليد المزيد من الحرارة.
لا تهتم الديناميكا الحرارية بكيفية وبأي معدل يتم به تنفيذ تحوالت الطاقة.
يعتمد على الحالات الأولية والنهائية للتغييرات.
تجدر الإشارة أيضًا إلى أن الديناميكا الحرارية هو علم مجهرى، يعني أنه يتعامل مع النظام السائب ولا يتعامل مع البنية الجزيئية للمادة.

تاريخ الديناميكا الحرارية

تاريخ الديناميكا الحرارية متشابك بشكل أساسي مع تاريخ الفيزياء وتاريخ الكيمياء، ويرجع في النهاية إلى نظريات الحرارة في العصور القديمة.
قوانين الديناميكا الحرارية هي نتيجة للتقدم المحرز في هذا المجال خلال القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين.
تم صياغة أول مبدأ ديناميكي حراري تم ترسيخه، والذي أصبح فيما بعد القانون الثاني للديناميكا الحرارية، من قبل سادي كارنو في عام 1824 في كتابه " تأملات حول القوة المحركة للنار ".
بحلول عام 1860، كما تم صياغته في أعمال علماء مثل رودولف كلاوزيوس ويليام طومسون، تم وضع ما يعرف الآن بالقانونين الأول والثاني.
فيما بعد، تم صياغة نظرية نرنست (أو مبدأ نرنست)، التي تعرف الآن بالقانون الثالث، من قبل والتر نرنست خلال الفترة من 1906 إلى 1912.
في حين أن ترقيم القوانين عالمي اليوم، فقد قامت العديد من الكتب المدرسية طوال القرن العشرين برقم القوانين بشكل مختلف.
في بعض المجالات، تم ترقيم القوانين بطريقة مختلفة.

مدخل

تتعامل الديناميكا الحرارية مع مفاهيم الحرارة ودرجة الحرارة والتحويل بين الحرارة وأشكال الطاقة الأخرى.
تحكم القوانين الأربعة للديناميكا الحرارية سلوك هذه الكميات وتقدم وصفا كميا لها.
صاغ ويليام طومسون مصطلح الديناميكا الحرارية في عام 1749.
الديناميكا الحرارية في الفيزياء هو فرع يتعامل مع الحرارة والشغل ودرجة الحرارة وعلاقاتها بالطاقة والإشعاع والخواص الفيزيائية للمادة.
يشرح هذا الفرع كيفية تحويل الطاقة الحرارية من أو إلى أشكال أخرى من الطاقة وكيف تتأثر المادة بهذه العملية.
الطاقة الحرارية هي الطاقة التي تأتي من الحرارة.
تتولد هذه الحرارة عن طريق حركة جزيئات صغيرة داخل الجسم.
كلما تحركت هذه الجزيئات بشكل أسرع، تم توليد المزيد من الحرارة.
لا تهتم الديناميكا الحرارية بكيفية وبأي معدل يتم به تنفيذ تحوالت الطاقة.
يعتمد هذا الفرع على الحالات الأولية والنهائية للخطوات.
تجدر الإشارة أيضا إلى أن الديناميكا الحرارية علم مجهري، وهذا يعني أنه يتعامل مع النظام السائب ولا يتعامل مع الخصائص الجزئية للمادة.

تاريخ الديناميكا الحرارية

يتشابك تاريخ الديناميكا الحرارية بشكل أساسي مع تاريخ الفيزياء وتاريخ الكيمياء، ويرجع تاريخه في النهاية إلى نظريات الحرارة في العصور القديمة.
تُعد قوانين الديناميكا الحرارية نتيجة للتقدم المحرز في هذا المجال خلال القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين.
تم صياغة أول مبدأ ديناميكي حراري مثبت، والذي أصبح فيما بعد القانون الثاني للديناميكا الحرارية، من قبل سادي كارنو في عام 1824 في كتابه "تأملات حول القوة الدافعة للنار".
بحلول عام 1860، كما تم تحديده في أعمال العلماء مثل رودولف كلاوسيوس و ويليام طومسون، تم وضع ما يُعرف الآن بالقانونين الأول والثاني.
تم صياغة نظرية نرنست (أو مبدأ نرنست)، والمعروفة الآن باسم القانون الثالث، من قبل والتر نرنست خلال الفترة من 1906 إلى 1912.
على الرغم من أن ترقيم القوانين عالمي اليوم، إلا أن العديد من الكتب المدرسية خلال القرن العشرين قد رتبت القوانين بشكل مختلف.