شغل (ديناميكا حرارية): الفرق بين النسختين
[نسخة منشورة] | [نسخة منشورة] |
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
Aishik Rehman (نقاش | مساهمات) لا ملخص تعديل وسمان: تعديلات قصيرة تعديل مصدر 2017 |
ط بوت:تعريب علامات التنصيص اللاتينية (تجريبي) |
||
سطر 11:
===أبحاث سادي سادي كارنو===
في عام 1824 عرف سادي كارنو أن الشغل، مثل
{{اقتباس خاص|نحن نستخدم القوة المحركة (الشغل) للتعبير عن التأثير المفيد مما يقوم [[محرك]] من تقديمه . وهذا التأثير يمكن مقارنته برفع ثقل إلى ارتفاع معلوم . وهذا التأثير يمكن قياسه وحسابه كما نعرف من أنه حاصل ضرب الوزن في الارتفاع الذي وصل إليه ''.}}
سطر 18:
[[ملف:Joule's Apparatus (Harper's Scan).png|300px|thumb|جهاز جول لقياس المكافي الميكانيكي للحرارة]]
في عام 1845 كتب عالم الفيزياء البريطاني [[جيمس جول]] بحثا تحت عنوان
.<ref>Joule, J.P. (1845) [http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Joule-Heat-1845.html "On the Mechanical Equivalent of Heat"], ''Brit. Assoc. Rep., trans. Chemical Sect'', p.31, which was read before the British Association at Cambridge, June {{وصلة مكسورة|تاريخ= مايو 2019 |bot=JarBot}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090205190542/http://dbhs.wvusd.k12.ca.us:80/webdocs/Chem-History/Joule-Heat-1845.html |date=5 فبراير 2009}}</ref>
وقدم في محاضرته ما توصل إليه من تجربته المعروفة عنه جيدا والتي قام فيه الشغل الميكانيكي عن طريق
في تلك التجربة أدى [[احتكاك|الاحتكاك]] الناتج عن دوران المروحة في الماء إلى تسخين الماء، الذي ارتفعت حرارته
ومنذ ذلك الحين تعتمد تعريفنا الحديث للحرارة، والشغل، ودرجة الحرارة، و
==تعريف==
[[ملف:1. Hauptsatz für den Kreisprozess.svg|thumb|left|300px|
دورة تتكون من غلاية للماء تولد يخارا ، يشغل ضغط البخار [[توربين]] ، ويخرج منه البخار باردا، ويتكث في مكثف إلى ماء، يدخل الماء الغلاية ثانيا
طبقا ل [[القانون الأول للديناميكا الحرارية]]
''U'' لنظام ترموديناميك ينقسم إلى قسمين، تغير الحرارة ''δQ'' الداخلة إلى النظام، والتغير في الشغل المؤدى من النظام
وتعرف إشارة الشغل التي يقدمه النظام إلي الوسط المحيط، مثل
:<math>dU = \delta Q - \delta W.\;</math> <ref>Freedman,Roger A. and Young,Hugh D. (2008). 12th Edition. Chapter 19: First Law of Thermodynamics, page 656. Pearson Addison-Wesley, San Francisco.</ref>
ويعني حرف ''d'' التفاضل الدقيق بمعنى أن الطاقة الداخلية ''U'' هي خاصية لحالة النظام، تعتمد على الحالة الأولى والحالة الأخيرة للنظام، ولا تعتمد على طريق المسيرة بينهما. بينما حرف الدلتا اليوناني ''δ''' فهي تعني في المعادلة أن تغير الحرارة والتغير في الشغل ليسا من خواص الحالة النهائية للنظام، فقد يزداد الواحد منهما أو ينقص بحسب مسيرته إلى الحالة النهائية، وكلاهما
فبمعرفة الحالة الابتدائية والحالة النهائية للنظام يمكن معرفة التغير الكلي للطاقة الداخلية، ولكن لا يمكن معرفة مقدار الطاقة التي فقدت من النظام في هيئة حرارة ومقدار الطاقة التي تحول إلى شغل. ويمكننا تلخيص ذلك بالقول أن الحرارة والشغل ليسا [[دالة الحالة|دوال لحالة]] النظام.
سطر 44:
==شغل تغير الضغط والحجم ==
ينتج شغل الضغط والحجم عندما يتغير حجم ''V'' النظام
غير أن وحدة لتر.ضغط جوي ليست من وحدات [[النظام الدولي للوحدات]] SI . وتعتبر شغل الضغط والحجم من أهم قطاعات الكيمياء الحرارية
ويمثل شغل الضغط والحجم pV work بالمعادلة التفاضلية الآتية
:<math>dW = p dV \,</math>
سطر 64:
:<math>dU = dQ - p dV \,</math>
وتعني هذه المعادلة أن الحرارة الداخلية للنظام تساوي كمية الحرارة التي أمددناها للنظام مطروح منها الشغل الذي قام به النظام
==الطاقة الحرة==
يحدد [[القانون الثاني للديناميكا الحرارية]] مقدار '''الشغل '''الذي يمكن الحصول عليه من النظام
==الاعتماد على المسار==
بصفة عامة يعتمد شغل الضغط والحجم (PV work
: <math>dE = dW + dQ</math>
بانسبة إلى عملية أديباتية تكون <math>dQ=0</math> وبالتالي يكون الشغل الناتج مساويا للتغير في [[طاقة داخلية|الطاقة الداخلية]] للنظام
أما إذا اتخذت العملية مسارا آخر غير المسار الأديباتي فإن الشغل الناتج يختلف. ويحدث ذلك عندما نقوم بإمداد [[حرارة]] إلى النظام، وقد يخرج منه قدرا آخرا من الحرارة، فالعملية تكون بذلك غير أديباتية، بمعني أن مقدار الحرارة (وبالتالي مقدار الطاقة) في النظام قد تغير خلال العملية (قد يكون تغير العملية بتغيير [[الضغط]] أو تغيير [[حجم]] النظام مثلا).
في نظام مفترض، توجد عدة مسيرات بين درجة الحرارة العالية ودرجة الحرارة المنخفضة، بعض تلك المسارات تكون أديباتية
وبالتعبير الرياضي، يكون التغير في dW غير تغير تفاضلي
: <math>dE = -dW + dQ = -p dV + T dS</math>.
نلاحظ أن
<math>\delta W = p dV</math>
علاقة دقيقة. إذ أن تفاضل الشغل يكون دقيقا، فيمكن حساب الشغل الناتج غير معتمدا على المسار.
لذلك نرمز أحيانا للشغل بالرمز đW (حيث نزيد على حرف d خطا في وسطه للتعبير عن أنه ليس تفاضليا حقيقيا
==وحدة الشغل ==
الشغل هو [[طاقة]] ووحدته أيضا [[وحدة طاقة]]
: 1 [[باسكال]] = 1 [[نيوتن]]/متر مربع، أو
: 1 باسكال = 1 [[جول]]/متر مكعب
وبالتالي نحصل على
'''الشغل = جول/متر مكعب
== المراجع ==
{{مراجع}}
[*] : نرمز للشغل الخارج من النظام إلى الوسط المحيط (الجو) بإشارة موجبة، مثلما يحدث في حالة تمدد النظام
== انظر أيضا ==
|