عمليات الديناميكا الحرارية Thermodynamic Processes

في هذا الموضوع سيتم مناقشة عمليات الديناميكا الحرارية Thermodynamic Processes وهي: العملیة الأیزوثیرمالیة – العملیة الأدیاباتیكیة – العملية الأیزوباركیة – العملیة الأیزوكوریة – العملیة المغلقة الدائریة وسيتم شرحها بالتفصيل.

– وبناءً على ھذه التغیرات یمكن تقسیم عملیات الدینامیكا الحراریة كما يلي: 

عمليات الديناميكا الحرارية Thermodynamic Processes

(1) العملیة الأیزوثیرمالیة Isothermal process 

– وھي تلك العملیة التي تتم بینما تكون درجة الحرارة للنظام ثابتة دون تغیر.

– ویمكن تحقیق ذلك عن طریق وضع النظام في حمام مائي ذي درجة حرارة ثابتة في حالة العملیة الأیزوثیرمیة (dT =0). 

(2) العملیة الأدیاباتیكیة Adiabatic process 

– وھي تلك العملیة التي تتم دون انتقال للحرارة من المحيط الى النظام أو من النظام الى المحیط.

– ویمكن الوصول إلى ذلك بوضع النظام في إناء معزول (Insulated container).

– في حالة العملية الأدیاباتیكیة (dq = 0) 

(3) العملية الأیزوباركیة Isobaric process 

– وھي تلك العملیة التي تتم عند ثبوت الضغط.

– ومن أمثلتھا جمیع العملیات التي تتم في آنیة مفتوحة، والتي تكون معرضة للضغط الجوي.

– في حالة العملیة الأیزوباركیة (dp = 0)    

– وھي تلك العملیة التي تتم عند ثبوت الحجم.

– ومن أمثلتھا العملیات التي تتم دون حدوث شغل أو تمدد.

– وھكذا، فإن (dV = 0) في حالة العملیة الأیزوكوریة. 

– ھي العملیة التي یمر فیھا النظام بعدد من التغیرات (العملیات)، ثم یعود أخیراً الى حالته  الإبتدائیة مرة أخرى.

– وبالنسبة للعملیة المغلقة (dE = 0 ، dH = 0) (cyclic process) حیث dE ھي التغیر في الطاقة الداخلیة ، في حین dH هي التغیر في الإنثالبي.

– ينص القانون الأول للديناميكا الحرارية على أن: (الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من عدم ولكن تتحول من شكل إلى آخر).

– الصيغة الرياضية للقانون: 

 dQ= dU + dW

حيث:

(dQ): هي كمية الحرارة التي تخرج من أو تنتقل إلى النظام. 

(dU): هو التغير في الطاقة الداخلية للنظام وهي هنا دالة لدرجة الحرارة فقط (U = f (T.

(dW): هو الشغل المبذول على أو من النظام. فإذا كان النظام غازا فيكون الشغل هو حاصل ضرب الضغط p في تغير الحجم dV ويكون: dW = p . dV

– نلاحظ أن كل من dQ ، dU ، dW وحدتها وحدة طاقة (جول) ، وينطبق ذلك أيضاً على حاصل الضرب p.dV فيمكن إثبات أن وحدته هي الجول.

 – الجدول التالي يوضح ملخص للعلاقات الرياضية للقانون الأول لعمليات الديناميكا الحرارية عند ظروف مختلفة كما يلي:

– هي العملیة التي تتم ببطء متناهي في الصغر، والتي یمكن عكس اتجاھھا عند أي لحظة، بتغییر متناهى في الصغر في حالة النظام.

– أو ھي العملیة التي یمكن عكسھا عند الطلب بإحداث تغیرات متناھیة في الصغر في درجة الحرارة أو الضغط أو أیة متغیرات أخرى. 

– هي تلك العملیة التي تمرمن الحالة الإبتدائیة الى الحالة النھائیة في خطوة واحدة، ولا یمكن أن تسیر في الاتجاه العكسي.

– أو ھي العملیة التي لا یمكن عكسھا عند الطلب بإحداث تغیرات متناھیة في الصغر في أي من متغیرات الحالة للنظام.