Engineering Thermodynamics Lecture 1 PDF

‫دﯾﻨﺎﻣﯿﻚ اﻟﺤﺮارة‬ ‫اﻟﻤﺤﺎﺿﺮة اﻻوﻟﻰ‬  ‫‪:‬ﻣﻘﺪﻣﺔ‬ ‫ﺗﻌﺘﺒﺮ ﻣﺎدة دﯾﻨﺎﻣﯿﻜﺎ اﻟﺤﺮارة واﺣﺪة ﻣﻦ اﻟﻤﻮاﺿﯿﻊ اﻻﺳﺎﺳﯿﺔ اﻟﺘﻲ ﺗﺪرس ﻟﻄﻠﺒﺔ اﻟﮭﻨﺪﺳﺔ‬ ‫واﻟﻌﻠﻮم ‪.‬اذا ﻛﺎﻧﺖ ﺗﻐﻄﯿﺔ ھﺬا اﻟﻤﻮﺿﻮع ﻓﻘﻂ ﻋﻠﻰ اﻟﺘﺤﻠﯿﻞ اﻟﻨﻈﺮي ﻓﻌﻠﻰ اﻟﻄﺎﻟﺐ أن‬ ‫ﯾﺘﺬﻛﺮ اﻟﺤﻘﺎﺋﻖ اﻟﺘﻲ ﺗﺘﻄﻠﺐ...

‫دﯾﻨﺎﻣﯿﻚ اﻟﺤﺮارة‬ ‫اﻟﻤﺤﺎﺿﺮة اﻻوﻟﻰ‬  ‫‪:‬ﻣﻘﺪﻣﺔ‬ ‫ﺗﻌﺘﺒﺮ ﻣﺎدة دﯾﻨﺎﻣﯿﻜﺎ اﻟﺤﺮارة واﺣﺪة ﻣﻦ اﻟﻤﻮاﺿﯿﻊ اﻻﺳﺎﺳﯿﺔ اﻟﺘﻲ ﺗﺪرس ﻟﻄﻠﺒﺔ اﻟﮭﻨﺪﺳﺔ‬ ‫واﻟﻌﻠﻮم ‪.‬اذا ﻛﺎﻧﺖ ﺗﻐﻄﯿﺔ ھﺬا اﻟﻤﻮﺿﻮع ﻓﻘﻂ ﻋﻠﻰ اﻟﺘﺤﻠﯿﻞ اﻟﻨﻈﺮي ﻓﻌﻠﻰ اﻟﻄﺎﻟﺐ أن‬ ‫ﯾﺘﺬﻛﺮ اﻟﺤﻘﺎﺋﻖ اﻟﺘﻲ ﺗﺘﻄﻠﺐ أن ﯾﺠﺘﺎز اﻻﺧﺘﺒﺎرات ‪.‬ﻟﺬﻟﻚ ﺳﺘﺮﻛﺰ ھﺬه اﻟﻤﺤﺎﺿﺮات ﻋﻠﻰ‬ ‫اﻟﺘﻄﺒﯿﻘﺎت ﻣﻦ ﺧﻼل اﻻﻣﺜﻠﺔ ﻟﺘﺠﺴﯿﺪ ﻗﻮاﻧﯿﻦ اﻟﺤﺮارة ﺑﺸﻜﻞ ﻋﻤﻠﻲ‬  ‫اﻟﻤﺤﺎﺿﺮات ﻣﺼﻤﻤﺔ ﻟﺘﻜﻮن ﺳﮭﻠﺔ اﻟﻘﺮاءة واﻟﺤﻔﻆ ﻋﻠﻰ اﻟﻤﺘﻠﻘﻲ ﻣﻊ إﻧﮭﺎ ﺗﺴﺘﻌﺮض ﻛﻞ اﻟﻘﻮاﻧﯿﻦ اﻻﺳﺎﺳﯿﺔ ﻟﺪﯾﻨﺎﻣﯿﻜﺎ‬ ‫اﻟﺤﺮارة ﻓﻲ طﺮﯾﻘﺔ ﻣﺒﺴﻄﺔ وﻣﺒﺎﺷﺮة‪.‬‬ ‫اﻟﻤﺤﺎﺿﺮات ﺗﺘﻨﺎول ﻗﻮاﻧﯿﻦ اﻟﺜﺮﻣﻮدﯾﻨﺎﻣﯿﻚ اﻻرﺑﻌﺔ‪ ،‬اﻟﻘﺎﻧﻮن اﻟﺼﻔﺮي وﺗﻄﺒﯿﻘﺎﺗﮫ ﻟﻘﯿﺎس درﺟﺔ اﻟﺤﺮارة‪.‬اﻟﻘﺎﻧﻮن اﻻول‬ ‫ﻟﻠﺜﺮﻣﻮدﯾﻨﺎﻣﯿﻚ اﻟﺬي ﯾﻜﻮن ﻟﮫ ﺗﺄﺛﯿﺮ أﻛﺒﺮ ﻓﻲ اﻟﻌﺪﯾﺪ ﻣﻦ اﻟﺘﻄﺒﯿﻘﺎت ﻓﻲ اﻟﻄﺒﯿﻌﺔ ﺣﻮﻟﻨﺎ ﻓﻲ وﺳﺎﺋﻂ اﻟﻨﻘﻞ اﻟﺒﺮي واﻟﺒﺤﺮي‬ ‫واﻟﺠﻮي اﻟﺘﻲ ﺗﻌﺘﻤﺪ ﺟﻤﯿﻌﮭﺎ ﻋﻠﻰ ﻣﻌﺎدﻟﺔ ﺗﺪﻓﻖ اﻟﻄﺎﻗﺔ اﻟﻤﺴﺘﻘﺮة اﻟﺘﻲ ھﻲ ﻣﻦ ﺗﻄﺒﯿﻘﺎت اﻟﻘﺎﻧﻮن اﻻول‪.‬اﻟﻘﺎﻧﻮن اﻟﺜﺎﻧﻲ‬ ‫ﯾﺮﻛﺰ اﻟﻌﻤﻠﯿﺎت اﻻﻧﻌﻜﺎﺳﯿﺔ اﻟﺘﻲ ﺗﻤﺮ ﺑﮭﺎ اﻟﻤﺎدة‪.‬ھﺬه اﻟﺤﺎﻟﺔ ﺗﻘﯿﺲ ﻛﻔﺎءة اﻟﻌﻤﻠﯿﺔ واﻟﺘﻐﯿﺮات اﻻﯾﺰﻧﺘﺮوﺑﯿﺔ اﻟﻤﺮﺗﺒﻄﺔ ﻣﻊ‬ ‫اﻟﺨﺴﺎرة ﺑﺎﻟﻄﺎﻗﺔ ﻧﺘﯿﺠﺔ اﻻﺣﺘﻜﺎك واﻟﻔﻘﺪان اﻟﺤﺮاري ﺧﻼل اﻟﻌﻤﻠﯿﺎت اﻟﺘﺸﻐﯿﻠﯿﺔ‬  ‫أﺧﯿﺮاً اﻟﻘﺎﻧﻮن اﻟﺜﺎﻟﺚ ﺗﻢ اﻟﺘﻄﺮق ﻟﮫ ﻓﻲ ھﺬه اﻟﻤﺤﺎﺿﺮات ﺑﺸﻜﻞ ﻣﺨﺘﺼﺮ وﺗﻤﺖ‬ ‫ﻣﻨﺎﻗﺸﺔ ﺑﻌﺾ ﺗﻔﺴﯿﺮاﺗﮫ اﻟﻌﻤﻠﯿﺔ‪.‬‬ ‫اﻟﻤﺤﺎﺿﺮات ﺗﻀﻤﻨﺖ اﻟﻜﺜﯿﺮ ﻣﻦ اﻻﻣﺜﻠﺔ اﻟﺘﻮﺿﯿﺤﯿﺔ ﻟﻤﺨﺘﻠﻒ اﻟﺘﻄﺒﯿﻘﺎت اﻟﻌﻤﻠﯿﺔ ﻓﻲ‬ ‫اﻟﻄﺒﯿﻌﺔ ﻟﻘﻮاﻧﯿﻦ اﻟﺜﺮﻣﻮدﯾﻨﺎﻣﯿﻚ‪.‬وﻛﺬﻟﻚ ﻣﺠﻤﻮﻋﺔ ﻣﻦ اﻟﺘﻤﺎرﯾﻦ ﻏﯿﺮ اﻟﻤﺤﻠﻮﻟﺔ ﻓﻲ ﻧﮭﺎﯾﺔ‬ ‫اﻟﻔﺼﻞ‪.‬‬  ‫‪:‬ﺗﻌﺎرﯾﻒ ﻋﺎﻣﺔ ‪1-‬‬ ‫ﻓﻲ ھﺬا اﻟﻔﺼﻞ ﺗﻌﺎرﯾﻒ ﻋﺎﻣﺔ ﻣﺨﺘﺼﺮة ﻟﻤﺼﻄﻠﺤﺎت اﻟﺜﺮﻣﻮدﯾﻨﺎﻣﯿﻚ‪ ،‬أﻏﻠﺐ ھﺬه اﻟﻤﺼﻄﻠﺤﺎت ﺳﯿﺘﻢ ﻣﻨﺎﻗﺸﺘﮭﺎ‬ ‫ﺑﺈﺳﺘﻔﺎﺿﺔ ﻓﻲ اﻟﻔﺼﻮل اﻟﻘﺎدﻣﺔ‬ ‫‪ 1.1‬اﻟﻨﻈﺎم اﻟﺜﺮﻣﻮدﯾﻨﺎﻣﯿﻜﻲ‪:‬‬ ‫اﻟﺜﺮﻣﻮدﯾﻨﺎﻣﯿﻚ ﻋﻠﻢ ﯾﻌﻨﻰ ﺑﺎﻟﺸﻐﻞ اﻟﻤﯿﻜﺎﻧﯿﻜﻲ وإﻧﺘﻘﺎل اﻟﺤﺮارة واﻟﺘﻐﯿﺮات اﻟﻤﺘﻌﻠﻘﺔ ﺑﺬﻟﻚ ﻓﻲ ﺧﻮاص اﻟﻤﺎدة اﻟﺨﺎﺿﻌﺔ‬ ‫ﻟﻠﺸﻐﻞ‪.‬اﻟﻤﺎدة اﻟﺨﺎﺿﻌﺔ ﻟﻠﺸﻐﻞ ﺗﻜﻮن ﻣﻌﺰوﻟﺔ ﻋﻦ ﻣﺤﯿﻄﮭﺎ ﻣﻦ أﺟﻞ ﻣﻌﺮﻓﺔ ﺧﻮاﺻﮭﺎ اﻟﺤﺮارﯾﺔ‪.‬‬ ‫اﻟﻨﻈﺎم‪ :‬ﻛﻤﯿﺔ ﻣﻦ اﻟﻤﺎدة ﺿﻤﻦ ﺣﺪود ﻣﻮﺻﻮﻓﺔ وﻣﺤﺪدة ‪.‬اﻟﻨﻈﺎم ﻣﻤﻜﻦ أن ﯾﻜﻮن ﻣﻔﺘﻮﺣﺎ ً أو ﻣﻐﻠﻘﺎ ً إﻋﺘﻤﺎداً ﻋﻠﻰ ﻣﺎ إذا‬ ‫ﻛﺎن ھﻨﺎك إﻧﺘﻘﺎل ﻟﻠﻤﺎدة ﻋﺒﺮ ﺣﺪود اﻟﻨﻈﺎم أم ﻻ ﯾﻮﺟﺪ إﻧﺘﻘﺎل ﻟﻠﻤﺎدة‪.‬‬ ‫اﻟﻮﺳﻂ اﻟﻤﺤﯿﻂ‪ :‬ھﻮ ﻓﻲ اﻟﻌﺎدة ﯾﻘﺼﺪ ﺑﮫ ﺟﺰﯾﺌﺎت اﻟﻤﺎدة ﺧﺎرج اﻟﻨﻈﺎم اﻟﺘﻲ ﻣﻤﻜﻦ أن ﺗﺘﺄﺛﺮ ﺑﺎﻟﺘﻐﯿﺮات ﻓﻲ اﻟﻨﻈﺎم‬ ‫‪ ،‬واﻟﺘﻲ ھﻲ ﻗﺪ ﺗﻤﺜﻞ ﻧﻈﺎم آﺧﺮ ﺑﺤﺪ ذاﺗﮭﺎ‪.‬‬ ‫اﻟﺤﺪود‪ :‬ﻗﺪ ﺗﻜﻮن ﺳﻄﺢ ﻓﻌﻠﻲ أو ﺗﺨﯿﻠﻲ ﯾﺤﯿﻂ ﺑﺎﻟﻨﻈﺎم وﯾﻔﺼﻠﮫ ﻋﻦ اﻟﻤﺤﯿﻂ‬  ‫‪1.2‬اﻟﺨﻮاص اﻟﺜﺮﻣﻮدﯾﻨﺎﻣﯿﻜﯿﺔ‪:‬‬ ‫اﻟﺨﺎﺻﯿﺔ‪ -‬ھﻲ أي ﻛﻤﯿﺔ ﻣﻦ اﻟﻤﺎدة ﯾﺘﻢ ﺗﻌﺮﯾﻒ ﺗﻐﯿﺮاﺗﮭﺎ ﻓﻘﻂ ﻓﻲ اﻟﻤﺮﺣﻠﺔ اﻟﻨﮭﺎﺋﯿﺔ ﻣﻦ اﻟﻌﻤﻠﯿﺔ اﻟﺘﺸﻐﯿﻠﯿﺔ‪.‬ﻣﻦ أﻣﺜﻠﺘﮭﺎ اﻟﻀﻐﻂ‪،‬‬ ‫اﻟﺤﺠﻢ واﻟﺤﺮارة ﻟﻠﻤﺎﺋﻊ ﻓﻲ اﻟﻨﻈﺎم اﻟﺤﺮاري‪.‬‬  ‫اﻟﻀﻐﻂ ‪P :‬‬ ‫اﻟﻘﻮة اﻟﻤﺴﻠﻄﺔ ﻋﻠﻰ وﺣﺪة اﻟﻤﺴﺎﺣﺔ ﻣﻦ اﻟﺴﻄﺢ داﺧﻞ اﻟﻨﻈﺎم‪.‬ﺑﺎﻟﻨﺴﺒﺔ ﻟﻠﺸﻐﻞ اﻟﮭﻨﺪﺳﻲ‪ ،‬اﻟﻀﻐﻂ ﻋﺎدة ﻣﺎ ﯾﻘﺎس‬ ‫ﺑﺎﻟﻨﺴﺒﺔ اﻟﻰ اﻟﻀﻐﻂ اﻟﺠﻮي وﻟﯿﺲ ﺑﺎﻟﻨﺴﺒﺔ اﻟﻰ اﻟﻔﺮاغ اﻟﻤﻄﻠﻖ‪.‬‬ ‫‪Pabs = Patm + Pguage‬‬ ‫ﻓﻲ ﻧﻈﺎم اﻟﻮﺣﺪات اﻟﻌﺎﻟﻤﻲ ﺗﻜﻮن وﺣﺪة ﻗﯿﺎس اﻟﻀﻐﻂ ھﻲ اﻟﺒﺎﺳﻜﺎل ) ‪ (Pa‬ﺣﯿﺚ ‪ 1‬ﺑﺎﺳﻜﺎل ﯾﻌﺎدل ‪ 1‬ﻧﯿﻮﺗﻦ ﻟﻜﻞ ﻣﺘﺮ‬ ‫ﻣﺮﺑﻊ ‪.‬ھﺬه وﺣﺪة ﻗﯿﺎس ﺗﻜﻮن ﺻﻐﯿﺮة ﺟﺪاً ﻓﻲ اﻟﺘﻄﺒﯿﻘﺎت اﻟﮭﻨﺪﺳﯿﺔ‪.‬ﻟﺬﻟﻚ ﻋﺎدة ﻣﺎ ﯾﺘﻢ اﻟﻘﯿﺎس ﺑﺎﻟﻜﯿﻠﻮ ﺑﺎﺳﻜﺎل ) اﻟﻒ‬ ‫ﺑﺎﺳﻜﺎل( و ﻣﯿﻜﺎ ﺑﺎﺳﻜﺎل ) ﻣﻠﯿﻮن ﺑﺎﺳﻜﺎل( أو ﺗﻘﺎس ﺑﺎﻟﺒﺎر ) واﺣﺪ ﺑﺎر ﯾﺴﺎوي ﻣﺎﺋﺔ اﻟﻒ ﺑﺎﺳﻜﺎل(‪.‬‬ ‫ﻓﻲ اﻟﻨﻈﺎم اﻻﻧﻜﻠﯿﺰي اﻟﻀﻐﻂ ﯾﻘﺎس ﺑﺎﻟﺒﺎوﻧﺪ ﻟﻜﻞ أﻧﺞ ﻣﺮﺑﻊ ‪.‬ﻛﻞ واﺣﺪ ﺑﺎوﻧﺪ‪ /‬أﻧﺞ ﻣﺮﺑﻊ ﯾﻌﺎدل ‪ 6894.8‬ﺑﺎﺳﻜﺎل‬  ‫اﻟﺤﺠﻢ اﻟﻨﻮﻋﻲ ‪ V‬واﻟﻜﺜﺎﻓﺔ ) ‪(P‬‬ ‫ﻷي ﻧﻈﺎم ﺣﺮاري اﻟﺤﺠﻢ اﻟﻨﻮﻋﻲ ھﻮ اﻟﺤﺠﻢ اﻟﺬي ﺗﺸﻐﻠﮫ وﺣﺪة اﻟﻜﺘﻠﺔ اي إﻧﮭﺎ ﺗﻤﺜﻞ ﻣﻘﻠﻮب اﻟﻜﺜﺎﻓﺔ‬ ‫اي إﻧﮭﺎ ﺗﻤﺜﻞ ﻣﻘﻠﻮب اﻟﻜﺜﺎﻓﺔ‬ ‫درﺟﺔ اﻟﺤﺮارة‪ -‬درﺟﺔ اﻟﺤﺮارة ھﻲ ﻣﻘﺪار ﺳﺨﻮﻧﺔ أو ﺑﺮودة اﻟﻨﻈﺎم‪.‬درﺟﺔ اﻟﺤﺮارة اﻟﻤﻄﻠﻘﺔ ﻟﻠﺠﺴﻢ ﺗﻌﺮف ﺑﺎﻟﻨﺴﺒﺔ‬ ‫ﻟﺪرﺟﺔ ﺣﺎرة اﻟﺜﻠﺞ و ﻓﻲ ﻧﻈﺎم اﻟﻮﺣﺪات اﻟﻌﺎﻟﻤﻲ ﺗﻘﺎس وﻓﻖ ﻣﻘﯿﺎس ﻛﺎﻟﻔﻦ‪.‬ھﻨﺎك ﻣﻘﯿﺎس أﺧﺮ ھﻮ اﻟﻤﻘﯿﺎس اﻟﺴﯿﻠﯿﺰي‬ ‫ﺣﯿﺚ ﺗﻜﻮن درﺟﺔ إﻧﺠﻤﺎد اﻟﻤﺎء ﺗﺤﺖ اﻟﻀﻐﻂ اﻟﺠﻮي اﻻﻋﺘﯿﺎدي ﻋﻨﺪ ﻣﺴﺘﻮى ﺳﻄﺢ اﻟﺒﺤﺮ ﺗﺴﺎوي درﺟﺔ اﻟﺼﻔﺮ‬ ‫اﻟﺴﯿﻠﯿﺰي ودرﺟﺔ ‪ 273.15‬درﺟﺔ ﻛﺎﻟﻔﻦ ودرﺟﺔ ﻏﻠﯿﺎن اﻟﻤﺎء ‪ 100‬ﺳﯿﻠﯿﺰي و‪ 373.15‬درﺟﺔ ﻛﺎﻟﻔﻦ‬ ‫وﺣﺪات درﺟﺔ اﻟﺤﺮارة ﻓﻲ اﻟﻨﻈﺎم اﻻﻧﻜﻠﯿﺰي ﻟﻠﻮﺣﺪات ھﻲ اﻟﺪرﺟﺔ‬ ‫اﻟﻔﮭﺮﻧﮭﺎﯾﺘﯿﺔ ﺣﯿﺚ‪:‬‬  ‫اﻟﻄﺎﻗﺔ اﻟﺪاﺧﻠﯿﺔ‪ -‬وھﻲ ﺧﺎﺻﯿﺔ اﻟﻨﻈﺎم اﻟﺘﻲ ﺗﺤﻮي ﻛﻞ أﺷﻜﺎل اﻟﻄﺎﻗﺔ اﻟﺘﻲ ﺗﻨﺸﺄ ﻣﻦ اﻟﺘﺮﻛﯿﺐ اﻟﺪاﺧﻠﻲ ﻟﻠﻤﺎدة‬ ‫اﻟﻤﺤﺘﻮى اﻟﺤﺮاري )اﻻﻧﺜﺎﻟﺒﻲ(‪ -‬ھﻮ ﺧﺎﺻﯿﺔ ﻟﻠﻨﻈﺎم ﺗﻤﺜﻞ ﻣﺠﻤﻮع اﻟﻄﺎﻗﺔ اﻟﺪاﺧﻠﯿﺔ ﻣﻀﺎﻓﺔ اﻟﻰ ﺣﺎﺻﻞ ﺿﺮب‬ ‫اﻟﻀﻐﻂ ﻓﻲ اﻟﺤﺠﻢ‬ ‫اﻟﻌﺸﻮاﺋﯿﺔ )اﻻﻧﺘﺮوﺑﻲ(‪ -‬وھﻮ اﻹﻋﺎﻗﺔ اﻟﻤﺎﯾﻜﺮوﺳﻜﻮﺑﯿﺔ اﻟﺘﻲ ﺗﺤﺪث ﻓﻲ اﻟﻨﻈﺎم اﻟﺤﺮاري وھﻲ ﺧﺎﺻﯿﺔ أﺗﺰان ﺷﺎﻣﻞ‬ ‫وﺳﯿﺘﻢ دراﺳﺔ اﻟﺨﻮاص اﻋﻼه ﺑﺸﻜﻞ ﻣﻮﺳﻊ ﺧﻼل اﻟﻔﺼﻞ‬  ‫‪ 3.1‬ﻧﻮﻋﯿﺔ اﻟﻤﺎدة اﻟﻌﺎﻣﻠﺔ‪:‬‬ ‫اﻟﻤﺎدة اﻟﻨﻘﯿﺔ ھﻲ اﻟﺘﻲ ﺗﻜﻮن ﻣﺘﺠﺎﻧﺴﺔ ﻓﯿﺰﯾﺎﺋﯿﺎ وﻣﺴﺘﻘﺮة ﻛﯿﻤﯿﺎﺋﯿﺎ‪.‬ذﻟﻚ ﻓﻲ ﻗﺪ ﺗﻜﻮن ﻣﺎدة واﺣﺪة ﺗﻈﮭﺮ ﻓﻲ أﻛﺜﺮ ﻣﻦ‬ ‫طﻮر أو ﺣﺎﻟﺔ ﻣﺜﺎل ذﻟﻚ اﻟﻤﺎء وﺑﺨﺎر اﻟﻤﺎء اﻟﻤﻮﺟﻮدة ﻓﻲ ﻣﺮﺟﻞ ﻓﻲ ﻏﯿﺎب اﻟﮭﻮاء أو أي ﻏﺎزات ﻣﺬاﺑﺔ‪.‬‬ ‫اﻟﻄﻮر – ھﻮ ﺣﺎﻟﺔ اﻟﻤﺎدة ﺳﻮاء ﻛﺎﻧﺖ ﺻﻠﺒﺔ أو ﺳﺎﺋﻠﺔ أو ﻏﺎزﯾﺔ‪.‬‬ ‫اﻟﻄﻮر اﻟﻤﻤﺘﺰج ‪ -‬ﻣﻦ اﻟﻤﻤﻜﻦ ﻟﻸطﻮار أن ﺗﺨﺘﻠﻂ ﻣﺜﺎل ذﻟﻚ وﺟﻮد اﻟﺜﻠﺞ ﻣﻊ اﻟﻤﺎء أو وﺟﻮد اﻟﻤﺎء ﻣﻊ ﺑﺨﺎر اﻟﻤﺎء‬  ‫ﻧﻮﻋﯿﺔ اﻟﻄﻮر اﻟﻤﻤﺘﺰج أو اﻟﺠﺰء اﻟﺠﺎف ) ‪ :( x‬ﯾﻌﺮف اﻟﺠﺰء اﻟﺠﺎف ﺑﺄﻧﮫ اﻟﻨﺴﺒﺔ ﺑﯿﻦ ﻛﺘﻠﺔ اﻟﺒﺨﺎر اﻟﻤﺘﻮاﺟﺪ اﻟﻰ‬ ‫اﻟﻜﺘﻠﺔ اﻟﻜﻠﯿﺔ ﻟﻠﻤﺰﯾﺞ ) اﻟﺴﺎﺋﻞ زاﺋﺪ اﻟﺒﺨﺎر ﻣﺜﻼً ﻧﻘﻮل ‪ %90‬ﺟﺎف ﻓﺄن ﻧﻮﻋﯿﺔ اﻟﻤﺰﯾﺞ ﻣﻤﻜﻦ ﺗﻌﺮﯾﻔﮭﺎ ﻋﻠﻰ أﻧﮭﺎ ﻧﺴﺒﺔ‬ ‫اﻟﺠﻔﺎف ﻓﻲ اﻟﻤﺰﯾﺞ اي ‪.%90‬‬ ‫اﻟﺤﺎﻟﺔ اﻟﻤﺸﺒﻌﺔ‪ -‬اﻟﺴﺎﺋﻞ اﻟﻤﺸﺒﻊ ھﻮ اﻟﺒﺨﺎر اﻟﺬي ﺗﻜﻮن ﻧﺴﺒﺔ اﻟﺠﻔﺎف ﻟﮫ ﺗﺴﺎوي ﺻﻔﺮ‪.‬واﻟﺒﺨﺎر اﻟﻤﺸﺒﻊ ھﻮ اﻟﺬي‬ ‫ﺗﻜﻮن ﻧﺴﺒﺔ ﻧﻮﻋﯿﺘﮫ ‪ %100‬أو أن ﺟﺰﺋﮫ اﻟﺠﺎف ﯾﺴﺎوي اﻟﻮاﺣﺪ اﻟﺼﺤﯿﺢ‪.‬‬ ‫اﻟﺒﺨﺎر اﻟﻤﺤﻤﺺ‪ -‬اﻟﻐﺎز او اﻟﺒﺨﺎر ﯾﻌﺘﺒﺮ ﻣﺤﻤﺺ ﻋﻨﺪﻣﺎ ﺗﻜﻮن درﺟﺔ ﺣﺮارﺗﮫ ﻋﻨﺪ ﺿﻐﻂ ﻣﻌﯿﻦ أﻋﻠﻰ ﻣﻦ درﺟﺔ‬ ‫ﺗﺸﺒﻌﮫ ﺗﺤﺖ ﻧﻔﺲ اﻟﻀﻐﻂ‪.‬ﺑﻤﻌﻨﻰ أﻧﮫ ﺗﻢ ﺗﺴﺨﯿﻨﮫ أﻋﻠﻰ ﻣﻦ درﺟﺔ ﺣﺮارة اﻟﺘﺸﺒﻊ‬ ‫درﺟﺔ ﺣﺮارة اﻟﺘﺤﻤﯿﺺ‪ :‬ھﻲ اﻟﻔﺮق ﺑﯿﻦ درﺟﺔ اﻟﺤﺮارة اﻟﺤﻘﯿﻘﯿﺔ ﻟﺒﺨﺎر ﻣﻌﯿﻦ و درﺟﺔ ﺗﺸﺒﻊ ذﻟﻚ اﻟﺒﺨﺎر ﺗﺤﺖ‬ ‫ﻧﻔﺲ اﻟﻀﻐﻂ‪.‬‬ ‫اﻟﺴﺎﺋﻞ اﻟﻤﺒﺮد ‪ -‬ﯾﻌﺘﺒﺮ اﻟﺴﺎﺋﻞ ﺗﺤﺖ درﺟﺔ اﻟﺘﺒﺮﯾﺪ ﻋﻨﺪﻣﺎ ﺗﻜﻮن درﺟﺔ ﺣﺮارﺗﮫ ﺗﺤﺖ ﺿﻐﻂ ﻣﻌﯿﻦ أﻗﻞ ﻣﻦ درﺟﺔ‬ ‫ﺣﺮارة اﻟﺘﺸﺒﻊ ﻟﮫ ﺗﺤﺖ ﻧﻔﺲ اﻟﻀﻐﻂ‪.‬أي أﻧﮫ ﺗﻢ ﺗﺒﺮﯾﺪه ﻟﺪرﺟﺔ ﺣﺮارة أﻗﻞ ﻣﻦ درﺟﺔ ﺣﺮارة ﺗﺸﺒﻌﮫ‪.‬‬ ‫درﺟﺔ اﻟﺘﺒﺮﯾﺪ – ھﻲ اﻟﻔﺮق ﺑﯿﻦ درﺟﺔ ﺣﺮارة اﻟﺘﺸﺒﻊ و درﺟﺔ اﻟﺤﺮارة اﻟﺤﻘﯿﻘﯿﺔ ﻟﻠﺴﺎﺋﻞ ﻋﻨﺪ ﺿﻐﻂ ﻣﻌﯿﻦ‪.‬‬ ‫اﻟﻨﻘﻄﺔ اﻟﺜﻼﺛﯿﺔ‪ -‬وھﻲ ﻧﻘﻄﺔ اﻟﺤﺎﻟﺔ اﻟﻲ ﯾﻜﻮن ﻓﯿﮭﺎ ﺟﻤﯿﻊ اﻻطﻮار اﻟﺼﻠﺒﺔ واﻟﺴﺎﺋﻠﺔ واﻟﻐﺎزﯾﺔ ﻣﺘﻮاﺟﺪة ﻓﻲ ﺣﺎﻟﺔ‬ ‫إﺗﺰان‪.‬‬ ‫اﻟﻨﻘﻄﺔ اﻟﺤﺮﺟﺔ‪ -‬ھﻲ اﻟﻨﻘﻄﺔ اﻟﺘﻲ ﯾﻜﻮن ﻓﯿﮭﺎ اﻻﻧﺘﻘﺎل ﺑﯿﻦ اﻟﺤﺎﻟﺔ اﻟﺴﺎﺋﻠﺔ واﻟﺤﺎﻟﺔ اﻟﺒﺨﺎرﯾﺔ ﻟﻠﻤﺎء ﻏﯿﺮ واﺿﺤﺔ‬  ‫‪ 4.1‬اﻟﻌﻤﻠﯿﺎت اﻟﺜﺮﻣﻮدﯾﻨﺎﻣﯿﻜﯿﺔ‪-‬‬ ‫اﻟﻌﻤﻠﯿﺔ ھﻲ اﻟﻤﺴﺎر اﻟﺬي ﺗﺘﻐﯿﺮ ﻓﯿﮫ ﺣﺎﻟﺔ اﻟﻨﻈﺎم وﺑﻌﺾ ﺧﺼﺎﺋﺼﮫ ﻣﻦ ﻗﯿﻤﺘﮭﺎ اﻻﺻﻠﯿﺔ‪.‬ھﻨﺎك ﺳﺘﺔ أﻧﻮاع ﻣﻦ‬ ‫اﻟﻌﻤﻠﯿﺎت اﻟﻤﺮﺗﺒﻄﺔ ﺑﺎﻟﻨﻈﻢ اﻟﺜﺮﻣﻮدﯾﻨﺎﻣﯿﻜﯿﺔ‪:‬‬ ‫اﻟﻜﺎظﻤﺔ ﻻ ﯾﻮﺟﺪ إﻧﺘﻘﺎل ﺣﺮارة ﻣﻦ و اﻟﻰ اﻟﻤﺎﺋﻊ‬ ‫‪-‬‬ ‫ﺛﺎﺑﺘﺔ اﻟﺤﺮارة ﻻ ﯾﻮﺟﺪ ﺗﻐﯿﺮ ﻓﻲ ﺣﺮارة اﻟﻤﺎﺋﻊ‬ ‫‪-‬‬ ‫ﺛﺎﺑﺘﺔ اﻟﻀﻐﻂ ﻻ ﯾﻮﺟﺪ ﺗﻐﯿﺮ ﻓﻲ ﺿﻐﻂ اﻟﻤﺎﺋﻊ‬ ‫‪-‬‬ ‫ﺛﺎﺑﺘﺔ اﻟﺤﺠﻢ ﻻ ﯾﻮﺟﺪ ﺗﻐﺴﺮ ﻓﻲ ﺣﺠﻢ اﻟﻤﺎﺋﻊ‬ ‫‪-‬‬ ‫ﺛﺎﺑﺘﺔ اﻻﻧﺘﺮوﺑﻲ ﻻ ﯾﻮﺟﺪ ﺗﻐﯿﺮ ﻓﻲ أﻧﺘﺮوﺑﻲ اﻟﻤﺎﺋﻊ‬ ‫‪-‬‬ ‫ﺛﺎﺑﺘﺔ اﻟﻤﺤﺘﻮى اﻟﺤﺮاري ﻻ ﯾﻮﺟﺪ ﺗﻐﯿﺮ ﻓﻲ اﻟﻤﺤﺘﻮى‬ ‫‪-‬‬ ‫اﻟﺤﺮاري ﻟﻠﻤﺎﺋﻊ‬  ‫ﺳﻠﻮك اﻟﻤﺎدة اﻟﺨﺎﺿﻌﺔ ﻟﻠﺸﻐﻞ اﻟﺜﺮﻣﻮدﯾﻨﺎﻣﯿﻜﻲ ﻋﺎﻣﻞ أﺳﺎس ﻓﻲ ﻓﮭﻢ اﻟﺜﺮﻣﻮدﯾﻨﺎﻣﯿﻚ‪.‬ﻓﻲ ھﺬا اﻟﻔﺼﻞ‬ ‫اﻟﺘﺮﻛﯿﺰ ﺳﯿﻜﻮن ﻋﻠﻰ اﻟﻤﺎدة اﻟﻨﻘﯿﺔ ﻣﺜﻞ ﺧﻮاص اﻟﻐﺎز واﻟﺒﺨﺎر وﻛﯿﻔﯿﺔ ﺗﺮاﺑﻄﮭﺎ ﻣﮭﻤﺔ ﻓﻲ ﺗﺼﻤﯿﻢ وﺗﺸﻐﯿﻞ‬ ‫اﻟﻨﻈﻢ اﻟﺤﺮارﯾﺔ‪.‬‬ ‫ﻣﻌﺎدﻟﺔ اﻟﻐﺎز اﻟﻤﺜﺎﻟﻲ ﻣﻘﺎرﺑﺔ ﻣﻌﺮوﻓﺔ ﻓﻲ رﺑﻂ اﻟﺨﻮاص اﻟﺤﺮارﯾﺔ اﻟﻰ ﻧﻘﻄﺔ ﻣﺮﺟﻌﯿﺔ أو ﺧﻼل ﻋﻤﻠﯿﺔ ﺣﺮارﯾﺔ‪.‬‬ ‫ﺑﺎﻟﺮﻏﻢ ﻣﻦ ذﻟﻚ ﻻ ﺗﻌﺘﺒﺮ ﻛﻞ اﻟﻐﺎزات ذات ﺳﻠﻮك ﻣﺜﺎﻟﻲ وﺣﺘﻰ أن ﻧﻔﺲ اﻟﻐﺎز ﻗﺪ ﯾﺴﻠﻚ ﺳﻠﻮك ﻏﺎز ﻣﺜﺎﻟﻲ ﺗﺤﺖ‬ ‫ظﺮوف ﻣﻌﯿﻨﺔ وﺑﻌﺪھﺎ ﯾﺘﻐﯿﺮ اﻟﻰ اﻟﺴﻠﻮك ﻏﯿﺮ اﻟﻤﺜﺎﻟﻲ أو اﻟﻐﺎز اﻟﺤﻘﯿﻘﻲ ﺗﺤﺖ ظﺮوف ﻣﻐﺎﯾﺮة‪.‬ﻛﻤﺎ إن ھﻨﺎك‬ ‫ﻣﻌﺎدﻻت أﺧﺮى أو طﺮق أﺧﺮى ﻟﻠﺘﻌﺎﻣﻞ ﻣﻊ ھﺬه اﻟﻈﺮوف‪.‬ﺑﺨﺎر اﻟﻤﺎء ﻻ ﺗﺤﻜﻤﮫ ﻣﻌﺎدﻻت ﺑﺴﯿﻄﺔ وﻟﻜﻦ ﺧﻮاص‬ ‫اﻟﺒﺨﺎر ﯾﻤﻜﻦ وﺟﻮدھﺎ ﻓﻲ ﺟﺪاول أو ﻣﺨﻄﻄﺎت ﺧﺎﺻﺔ‪.‬‬  ‫‪ 1.2‬اﻟﻐﺎز اﻟﻤﺜﺎﻟﻲ‪:‬‬ ‫ﺑﺼﻮرة ﻣﺜﺎﻟﯿﺔ ﺳﻠﻮك اﻟﮭﻮاء ﻛﺨﻠﯿﻂ ﻣﻦ اﻟﻐﺎزات ﯾﺘﺤﺪد ﺑﻜﺘﻠﺘﮫ واﻟﺤﺠﻢ اﻟﺬي ﯾﺸﻐﻠﮫ وظﺮوﻓﮫ ﻣﻦ ﺣﯿﺚ اﻟﻀﻐﻂ‬ ‫ودرﺟﺔ ﺣﺮارﺗﮫ‪.‬ﺳﻠﻮك اﻟﻐﺎز اﻟﻤﺜﺎﻟﻲ ﻣﺤﻜﻮم ﺑﻤﻌﺎدﻟﺔ اﻟﺤﺎﻟﺔ ﻟﻠﻐﺎز اﻟﺘﺎم اﻟﺘﻲ ﯾﻌﺘﻤﺪ ﻋﻠﻰ ﺣﺎﻟﺔ اﻟﻀﻐﻂ واﻟﺤﺠﻢ‬ ‫واﻟﺤﺮارة ﻟﻜﺘﻠﺔ ﻣﻌﯿﻨﺔ ﺛﺎﺑﺘﺔ ﺣﯿﺚ ﯾﻜﻮن ﻣﻌﺎﻣﻞ اﻟﻐﺎز ‪ R‬ﺛﺎﺑﺖ ﻛﻤﺎ ﯾﻠﻲ‬  ‫ﺛﺎﺑﺖ اﻟﻐﺎز اﻟﻨﻮﻋﻲ ‪ R‬ھﻮ ﺧﺎﺻﯿﺔ ﻣﺮﺗﺒﻄﺔ ﺑﺎﻟﻜﺘﻠﺔ اﻟﻤﻮﻻرﯾﺔ ‪ M‬ﻟﺬﻟﻚ اﻟﻐﺎز و اﻟﺜﺎﺑﺖ اﻟﻌﺎم ﻟﻠﻐﺎز ‪. Ro‬‬ ‫وﻛﻤﺎ ﯾﻤﻜﻦ ﻛﺘﺎﺑﺔ اﻟﻤﻌﺎدﻟﺔ اﻟﻌﺎﻣﺔ ﻟﻠﻐﺎز ﻋﻠﻰ أﺳﺎس اﻟﺰﻣﻦ إﻋﺘﻤﺎداً ﻋﻠﻰ ﻣﻌﺪل ﺗﺪﻓﻖ اﻟﻜﺘﻠﻲ وﻣﻌﺪل اﻟﺘﺪﻓﻖ اﻟﺤﺠﻤﻲ‬ ‫وﻛﻤﺎ ﯾﻠﻲ‪:‬‬  ‫ﻣﻌﺎدﻟﺔ اﻟﻐﺎز اﻟﺒﺪﯾﻠﺔ أﺛﻨﺎء ﺗﻐﯿﺮ ﺣﺎﻟﺔ اﻟﻐﺎز‪:‬‬ ‫‪2.2‬‬ ‫ﯾﻤﻜﻦ اﺳﺘﺨﺪام ﻣﻌﺎدﻟﺔ اﻟﺤﺎﻟﺔ ﻟﻤﻌﺮﻓﺔ ﺳﻠﻮك اﻟﻐﺎز ﺧﻼل أي ﻋﻤﻠﯿﺔ ﺣﺮارﯾﺔ ‪ ،‬أي ﻣﺎذا ﺳﯿﺤﺼﻞ ﻟﺪرﺟﺔ ﺣﺮارﺗﮫ‬ ‫وﺣﺠﻤﮫ وﺿﻐﻄﮫ ﻋﻨﺪ ﺗﻐﯿﺮ أي ﻣﻦ ﺧﻮاﺻﮫ‪.‬وھﺬا ﯾﺘﻢ اﻟﺘﻌﺒﯿﺮ ﻋﻨﮫ ﻣﻦ ﺧﻼل ﻣﻌﺎدﻟﺔ ﺑﺴﯿﻄﺔ ﺑﺒﯿﻦ اﻟﺤﺎﻟﺔ‬ ‫اﻻﺑﺘﺪاﺋﯿﺔ واﻟﻨﮭﺎﺋﯿﺔ ﻛﻤﺎ ﯾﻠﻲ‪:‬‬ ‫وھﺬه ﯾﻤﻜﻦ ﻛﺘﺎﺑﺘﮭﺎ ﺑﺼﯿﻐﺔ اﻟﺤﺎﻟﺔ اﻟﻨﮭﺎﺋﯿﺔ وﻛﻤﺎ ﻓﻲ اﻟﺼﯿﻎ اﻟﺘﺎﻟﯿﺔ ﻟﻠﻤﻌﺎدﻟﺔ اﻻﺻﻠﯿﺔ‪:‬‬  ‫‪ 3.2‬اﻟﻌﻤﻠﯿﺎت اﻟﺜﺮﻣﻮدﯾﻨﺎﻣﯿﻜﯿﺔ ﻟﻠﻐﺎزات‪:‬‬ ‫ھﻨﺎك أرﺑﻌﺔ ﻋﻤﻠﯿﺎت ﻣﺤﺪدة ﻣﻤﻜﻦ أن ﺗﺘﺨﺬھﺎ اﻟﻐﺎزات ﻛﻤﺎ ﻣﺒﯿﻦ ﺑﺎﻟﺸﻜﻞ )‪(1.2‬‬ ‫أ‪ -‬اﻟﻌﻤﻠﯿﺔ ﺗﺤﺖ اﻟﺤﺠﻢ اﻟﺜﺎﺑﺖ واﻟﺘﻲ ﺗﻌﻄﻰ ﺑﺎﻟﺼﯿﻐﺔ اﻟﺘﺎﻟﯿﺔ‪:‬‬ ‫ب‪ -‬اﻟﻌﻤﻠﯿﺔ ﺗﺤﺖ اﻟﻀﻐﻂ اﻟﺜﺎﺑﺖ اﻟﻤﺘﻤﺜﻠﺔ ﺑﺎﻟﻤﻌﺎدﻟﺔ اﻟﺘﺎﻟﯿﺔ‪:‬‬ ‫ج‪ -‬اﻟﻌﻤﻠﯿﺔ ﺗﺤﺖ درﺟﺔ اﻟﺤﺮارة اﻟﺜﺎﺑﺘﺔ ‪:‬‬  ‫د‪ -‬اﻟﻌﻤﻠﯿﺔ اﻟﺒﻮﻟﯿﻮﺗﺮوﺑﯿﺔ واﻟﻤﺘﻤﺜﻠﺔ ﺑﺎﻟﻤﻌﺎدﻟﺔ اﻟﺘﺎﻟﯿﺔ‪:‬‬ ‫ﻣﻊ ﻣﻼﺣﻈﺔ أن اﻟﻌﻤﻠﯿﺔ ﺗﻜﻮن ﻋﻤﻠﯿﺔ ﻛﺎظﻤﺔ ﻋﻨﺪﻣﺎ ﺗﻜﻮن ﻗﯿﻤﺔ ‪ n‬ﺗﺴﺎوي‬