تلخص المبادئ الأساسية للديناميكا الحرارية طريقة نقل الطاقة بين كيانين. هناك عدد من العمليات التي يتم من خلالها نقل الطاقة المذكور ، وتسمى هذه العمليات المختلفة بالعمليات الديناميكية الحرارية. غالبًا ما يتم تمثيلها كوظائف للضغط والحجم أو درجة الحرارة والنتروبيا. Adiabatic و Isentropic هما عمليتان من هذه العمليات.
Adiabatic مقابل Isentropic
يكمن الاختلاف بين المصطلحين ثابت الحرارة ومتساوي في آلية نقل الطاقة المعنية ونوع الأنظمة التي تكون عليها بالتالي. المصطلحان لهما معاني مختلفة ، ولكن فيما يتعلق بمجال الديناميكا الحرارية ، فهما يمثلان الظروف الخارجية المفروضة على نظام طاقة معين.
المصطلح ثابت الحرارة يعني أنه لا يوجد انتقال للحرارة ، أي أن الحرارة لا تضيع أو تكتسب في نقل الطاقة. لذلك ، فهو يشكل نظامًا معزولًا حرارياً. إنه يمثل عملية نقل طاقة مثالية. قد يكون قابلاً للعكس (حيث تظل الطاقة الداخلية الإجمالية دون تغيير) أو لا رجوع فيه (يتم تغيير إجمالي الطاقة الداخلية). في عملية ثابتة الحرارة ، يكون إجمالي الحرارة المتبادلة بين النظام ومحيطه صفرًا. نتيجة لذلك ، فإن المتغير الوحيد الذي يؤثر على التغيير في الطاقة الداخلية للنظام هو العمل المنجز
متساوي الأضلاع يشير إلى عملية ثابتة ثابتة - عملية قابلة للعكس ولا تعاني من أي تغيير في الانتروبيا. كل من العمليات المتساوية والعمليات القابلة للانعكاس الكاظمية هي أنواع من العمليات متعددة الاتجاهات. عمليات بوليتروبيك هي تلك التي تطيع الكهروضوئية = C. في هذه الحالة ، P تمثل الضغط ، V تمثل الحجم و n في العمليتين السابقتين هي؟ و C ثابت. تحدث العمليات الأديباتية في نظام معزول حراريًا بشكل صارم بينما قد لا تحدث العمليات المتجانسة.
جدول المقارنة بين ثابت الحرارة ومتساوي
| معلمات المقارنة | Adiabatic | متساوي الأضلاع |
|---|---|---|
| الشروط الأساسية | - نظام معزول تمامًا - عملية سريعة لتسهيل نقل الحرارة | - يجب أن تظل الأنتروبيا ثابتة - قابلة للعكس |
| علاقة الغاز المثالية | تفريغ: PV? = ثابتلا رجعة فيه: دو = -P(تحويلة) dV (وظيفة التغيير في الطاقة الداخلية والضغط والحجم) | PV? هو دائما ثابت |
| إجمالي الطاقة الداخلية (U = Q + W) | الطاقة الداخلية تساوي العمل المنجز لأن النظام معزول حرارياً (س = 0) | الطاقة الداخلية تساوي مجموع الحرارة الخارجية المطبقة والعمل المنجز |
| تغيير الانتروبيا (ΔS) | تفريغ - لا تغيير في الانتروبيالا رجعة فيه - يمثل التغيير في الانتروبيا كدالة لنقل الحرارة الصافي ودرجة حرارة النظام. | يبقى الانتروبيا دون تغيير |
| حالات الاستخدام المحتملة | ظاهرة الأرصاد الجوية لانفجار الحرارة | التوربينات |
ما هو Adiabatic؟
يمكن أن تكون العمليات الأديباتية من نوعين - تمدد ثابت الحرارة وضغط ثابت الحرارة. في التمدد الأديباتي للغاز المثالي ، يقوم الغاز المثالي داخل النظام بالعمل وبالتالي تنخفض درجة حرارة النظام. نظرًا لانخفاض درجة الحرارة ، فإن هذا يشكل تبريدًا ثابتًا للحرارة. على العكس من ذلك ، في الضغط الحراري للغاز المثالي ، يتم العمل على النظام الذي يشتمل على الغاز في بيئة معزولة حراريًا. نتيجة لذلك ، ترتفع درجة حرارة الغاز. يؤدي هذا إلى ظهور ما يسمى بالتسخين الحراري. وبالتالي ، يتم استخدام هذه الخصائص في تطبيقات محددة في الحياة الواقعية. على سبيل المثال ، يتم استخدام خصائص التمدد في أبراج التبريد وخصائص الضغط المستخدمة في محركات الديزل
ما هو Isentropic؟
العملية المتجانسة ، كما يوحي المصطلح ، هي عملية لا يوجد فيها تبادل حراري صاف ، والأهم من ذلك ، أن إنتروبيا النظام ثابتة. في العمليات الأديباتية القابلة للانعكاس ، يكون التغير في الإنتروبيا صفرًا. لذلك ، فإن جميع العمليات الحافظة للحرارة القابلة للانعكاس تشكل أيضًا عمليات متوازنة. ومع ذلك ، فإن العكس ليس دائمًا موجودًا ضمنًا في هذه الحالة. توجد عمليات متجانسة ليست ثابتة الحرارة. النقطة المحورية التي يجب ملاحظتها في حالة العمليات المتساوية هي أن التغيير لا يحدث.
قد يكون النظام خاضعًا للإنتروبيا الإيجابية والنتروبيا السلبية المتساوية والمعاكسة. في مثل هذه الحالة ، يظل صافي التغيير في الانتروبيا صفراً لأن قيمتي الانتروبيا تتوازنان بعضهما البعض. مثل هذا النظام ليس ثابتًا ثابتًا (لأنه ليس نظامًا معزولًا حراريًا) ولكنه متناحٍ. تتميز معظم الأنظمة المتجانسة أيضًا بشكل رئيسي بنقص الاحتكاك. هذا النقص في الاحتكاك هو ما يمكّن العملية من أن تكون قابلة للعكس وعملية ثابتة ثابتة.
الاختلافات الرئيسية بين ثابت الحرارة ومتساوي
استنتاج
هناك عدد لا يحصى من المسارات التي يمكن أن تسلكها العملية الديناميكية الحرارية. على أساس المخرجات التي يتعين على النظام تقديمها ، يمكن العبث بمتغيرات مثل الضغط والعمل المنجز. نتيجة لذلك ، تظهر مجموعات فريدة من النتائج. تحدث كل من العمليات الأديباتية والعمليات المتساوية كنتائج لأنظمة ديناميكية حرارية متميزة حيث تتعلق المتطلبات الأساسية بالطاقة الحرارية والنتروبيا على التوالي. على الرغم من اختلافها في ظروفها النظامية ، إلا أنها ليست أنظمة متعارضة. كل من العمليات الحافظة للحرارة والعمليات المتناحرة لها حالات استخدام كبيرة في الحياة الواقعية.
مراجع
1. https://sci-hub.se/https://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.1973642. http://www.asimow.com/reprints/PhilTrans_355_255.pdf3.
