ترمودینامیک


ترمودینامیک (Thermodynamic)


فهرست مقالات ترمودینامیک

مباحث علمی مباحث کاربردی و تجربی
تعاریف بنیادی ترمودینامیک ماشین گرمایی
دما یخچال
تعادل گرمایی دماسنج
گرما دماسنج گاز کامل
دیوار ناقل گرما دماسنج مقاومتی
دیوار عایق گرما دماسنج جیوه‌ای
دمای تعادل تلمبه حرارتی
رسانش گرما دماسنج گازی با حجم ثابت
گرمای ویژه دماسنج ترموکوپل
انرژی گرمایی آزمایش اثر گرما بر حالات ماده
انرژی داخلی و گرما آزمایش اثر گرما بر اندازه اجسام
معادله حالت گاز دماسنج نوری
فرآیند ترمودینامیکی دماسنج بادی
تبادل انرژی رطوبت سنج دانیل
قانون صفرم ترمودینامیک انرژی ترمومغناطیسی
قانون اول ترمودینامیک دماسنج صوتی
قانون دوم ترمودینامیک ماشین استرلینگ
قانون سوم ترمودینامیک ماشین بخار
تئوری ماشین گرمایی موتور بنزینی
بازده ماشین گرمایی موتور دیزلی
تئوری یخچال یخچال استرلینگ
دمای صفر مطلق یخچال تجارتی
چرخه کارنو ضریب عمل یخچال
قانون توزیع سرعت ماکسول بیان کلوین - پلانک قانون دوم
نقطه سه گانه آب بیان کلوزیوس قانون دوم
گاز کامل آزمایش رخ هارت
دماهای منفی کلوین سنجش ضریب استفان - بولتزمن
ضریب انبساط خطی نحوه کار با دماسنج گازی
ضریب انبساط سطحی بررسی قانون بویل - ماریوت
ضریب انبساط حجمی تعیین ضریب رسانش حرارتی
واحد دما تعیین مکانیکی عدد ژول
کالری تعیین الکتریکی عدد ژول
ظرفیت گرمایی ضریب اتمیسیته گاز
ظرفیت گرمایی ویژه اندازه گیری دمای بخار اشباع
ظرفیت گرمایی مولی اندازه گیری رطوبت نسبی
گرما و کار اندازه گیری دما
فرآیند بی دررو اندازه گیری مدل کپه‌ای هم دما
فرآیند هم فشار اندازه گیری ظرفیت گرمایی
فرآیند هم دما ضریب انبساط طولی جامدات
فرآیند هم حجم سنجش دمای جسم گداخته
قانون شارل - گیلوساک سنجش گرمای ذوب یخ
قانون بویل - ماریوت سنجش گرمای تبخیر آب
قانون سرمایش نیوتن ظرفیت گرمایی ویژه جامدات
دمای بحرانی انتقال گرما
خاصیت دماسنجی
دمای استاندارد
تعادل سیستم ترمودینامیکی
انواع تعادل
انبساط پذیری حجمی
مدل کپه‌ای هم دما
مدل هم دمای یانگ
تراکم پذیری هم دما
کمیات فوزونور و نافوزونور
انبساط بسته بخار
کار داخلی
کار خارجی
تابع انرژی داخلی
معادلات دیفرانسیلی فاف
گرمای نهان ذوب
گرمای نهان تبخیر
جریان ایستاوار گرما
منابع گرما
انتقال رسانشی گرما
انتقال همرفتی گرما
انتقال تابشی گرما
قانون استفان - بولتزمن
توان تابشی گسیلی
ضریب جذب
قانون کیرشهف در ترمودینامیک
کاواک جسم سیاه
بخار اشباع
عدد آووگادرو
ثابت جهانی گازها
فاکتور تراکم پذیری
ضریب ویریال
انرژی داخلی گاز کامل
انبساط آزاد
ضریب اتمیسیته گازها
مکانیک آماری
تئوری جنبشی گازها
تبدیل کار به گرما و برعکس
تحولات برگشت پذیر
تحولات برگشت ناپذیر
فیزیک دماهای پایین









ترمودینامیک شاخه‌ای از فیزیک است که در آن ، برخی از خواص اجسام را که به علت تغییر دما ، متغییر می‌شوند، مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

مراحل مطالعه ترمودینامیک

  • قدم اول در مطالعه ترمودینامیک ، انتخاب قسمتی از فضا یا شی و یا نمونه است که به اختیار در نظر گرفته و مطالعه روی آن متمرکز می‌شود این قسمت را اصطلاحا سیستم می‌گویند. بقیه فضا یا شی نمونه را که در تماس با سیستم بوده و در تحولات سیستم دخالت دارد یا به بیان دیگر با سیستم اندرکنش می‌کند، به مفهوم کلمه ، محیط اطراف می‌گوییم.

  • قدم بعدی انتخاب روش و یا دیدگاهی است که بررسی و مطالعه از آن دیدگاه صورت می‌گیرد. در این رهگذر دو دیدگاه به ظاهر متفاوت وجود دارد که عبارتند از:

دیدگاه ماکروسکوپیک (Macroscopic)

دیدگاه ماکروسکوپیک ، یک نگرش کلی است و مشخصات کلی ، یا خواص بزرگ مقیاس سیستم ، مبنای توصیف ماکروسکوپی سیستم را تشکیل می‌دهند. بطور خلاصه ، توصیف ماکروسکوپیکی یک سیستم عبارت از مشخص کردن چند ویژگی اساسی و قابل اندازه‌ گیری آن سیستم است.

دیدگاه میکروسکوپیک (Microscopic)

از نظر آماری ، یک سیستم متشکل از تعداد بسیار زیادی ملکول ( N مولکول) که هر کدام از این مولکولها می‌تواند در مجموعه‌ای از حالتهایی که انرژی آنها مساوی E1 و E2 و … است، قرار می‌گیرد. این سیستم را می‌توان بصورت منزوی در نظر گرفت و یا در بعضی موارد می‌توان فرض کرد که مجموعه‌ای از سیستمهای مشابه ، یا جمعی از سیستمها ، آنرا در بر گرفته‌اند.

سیر تحولی و رشد

زمانی که برابری حرارت با انرژی مکانیکی ، بطور قاطع محقق شد، موقع آن فرا رسید که کار دانشمند معروف «سادی کارنو» درباره قوانین مربوط به تبدیل شکلی از انرژی به شکل دیگر ، تصمیم یابد. نخستین گامی که در این جهت برداشته شد، توسط فیزیکدان آلمانی ، رودلف کلاسیوس (Clausius) و فیزیکدان انگلیسی ، لرد کلوین (Keluin) در نیمه دوم قرن نوزدهم صورت گرفت. این تلاشها به همین صورت ادامه یافت تا اینکه قوانین اساسی ترمودینامیک که بدنه اصلی و زیر بنای این علم را تشکیل می‌دهند، تدوین شد.

قوانین اساسی ترمودینامیک

قانون صفرم ترمودینامیک

یک کمیت اسکالر به نام دما وجود دارد که خاصیتی است متعلق به تمام سیستمهای ترمودینامیکی (در حال تعادل) ، بطوری که برابری آن شرط لازم و کافی برای تعادل گرمایی است.

قانون اول ترمودینامیک

اگر سیستمی فقط به طریقه بی‌دررو از یک حالت اولیه به یک حالت نهایی برده شود، کار انجام شده برای تمام مسیرهای بی‌دررو که این دو حالت را به یکدیگر مربوط کنند، یکسان است.



img/daneshnameh_up/f/f3/boiler_bursting_sw.gif

قانون دوم ترمودینامیک

هیچ فرآیندی که تنها نتیجه آن جذب گرما از یک منبع و تبدیل این آزمایشهای مربوط به گرما به کار باشد، امکان پذیر نیست. به بیان دیگر می‌توان گفت که امکان ندارد که تنها اثر یک ماشین چرخه‌ای آن باشد که بطور مداوم آزمایشهای مربوط به گرما را از جسمی به جسم دیگر با دمای بالا منتقل کند.

قانون سوم ترمودینامیک

این قانون بیان می‌کند که ممکن نیست از طریق یک سلسله فرآیند متناهی به صفر مطلق دست یافت. به عبارتی رسیدن به صفر مطلق محال است. البته به نزدیکیهای صفر مطلق می‌شود رسید، اما خود صفر مطلق قابل دسترس نمی‌باشد.

ارتباط کمیات ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک

کمیتهای ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک هر سیستمی باید باهم ارتباط داشته باشند. زیرا آنها از دو راه مختلف ، وضعیت یکسانی را توصیف می‌کنند. بویژه ، باید بدانیم که کمیتهای ماکروسکوپیک را بر حسب کمیتهای میکروسکوپیک بیان کینم.
بعنوان مثال فشار یک گاز ، عملا با استفاده از فشارسنج اندازه‌ گیری می‌شود، اما از دیدگاه میکروسکوپیک ، فشار مربوط است به آهنگ متوسط انتقال اندازه حرکت ملکولهای گاز که به واحد سطح فشارسنج برخورد می‌کنند. اگر بتوانیم کمیتهای ماکروسکوپیک را بر حسب کمیتهای میکروسکوپیک تعریف کنیم، قادر خواهیم بود قوانین ترمودینامیک را بطور کمی به زبان مکانیک آماری بیان کنیم.

ارتباط ترمودینامیک با مکانیک آماری

توضیح علم ترمودینامیک به کمک علم انتزاعی‌تر مکانیک آماری ، یکی از بزرگترین دستاوردهای فیزیک است. علاوه بر این ، بنیادی‌تر بودن نکات مکانیک آماری ، به ما امکان می‌دهد که اصول عادی ترمودینامیک را تا حد قابل توجهی تکمیل کنیم.

چشم انداز ترمودینامیک

توصیف مشخصات کلی یک سیستم به کمک تعدادی از ویژگیهای قابل اندازه‌ گیری آن ، که کم و بیش توسط حواس ما قابل درک هستند، یک توصیف ماکروسکوپیک است. این توصیفها نقطه شروع تمام بررسیها در تمام شاخه‌های فیزیک هستند. اما در ترمودینامیک توجه ‌ما به داخل سیستم معطوف می‌شود، بنابراین دیدگاه ماکروسکوپی را اختیار می‌کنیم و بر آن دسته از کمیات ماکروسکوپی تأکید می‌کنیم که رابطه‌ای با حالت داخلی سیستم داشته باشند.

تعیین کمیتهایی که برای توصیف این حالت داخلی لازم و کافی هستند، به عهده آزمایش است. آن کمیتهای ماکروسکوپیکی که به حالت داخلی سیستم مربوط هستند، مختصات ترمودینامیک خوانده می‌شوند. این مختصات ، برای تعیین انرژی داخلی سیستم بکار می‌آیند. هدف ترمودینامیک ، پیدا کردن روابط کلی این مختصات ترمودینامیکی است که با قوانین بنیادی ترمودینامیک سازگار باشند. سیستمی را که بتوان بر حسب مختصات ترمودینامیکی توصیف کرد، سیستم ترمودینامیکی می‌گویند.


تعداد بازدید ها: 275129