القانون الأول في الديناميكا الحرارية ..

القانون الأول: في الديناميكا الحرارية    

             The first law: of thermodynamics

لقد اعتبرت دراسة الحرارة ودرجة الحرارة علماً مستقلاً قبل فهم الارتباط بين

( الطاقة الحرارية وحركة الذرات )

وكان القانون الأول بمثابة صيغة حول

((( ماهية الطاقة الحرارية ؟؟؟وكيفية انتقالها؟؟!! )))

وينص القانون الأول في الديناميكا الحرارية على ...:

لاحظ أن الكميات كلها

مقيسة بوحدلت الطاقة وهي الجول.

_______________________________

تتضمن الديناميكا الحرارية دراسة التغيرات في الخصائص الحرارية للمادة أيضاً . ويعد هذا القانون اعادة صياغة أخرى لقانون حفظ الطاقة ، والذي ينص على ان الطاقة لا تفنى ولا تستحدث ، انما تتحول من شكل إلى اخر .

فعلى سبيل المثال ..:

تدفئ الشمس الأرض عن طريق الضوء من بعد أكثر من 150 مليون كيلومتر .

ومن الامثلة الاخرى على تغير كمية الطاقه الحرارية في نظام ما ، المضخة اليدوية المستخدمة في نفخ إطار الدراجة الهوائي :

المحركات الحرارية:إن الدفء الذي نشعر بة عندما نفرك يدينا إحداهما بالأخرى هو نتيجة تحول الطاقة الميكانيكية الى طاقه حرارية ، ويحدث التحول من الطاقة اليكانيكية إلى الطاقة الحرارية بسهولة . أما العملية العكسية ، وهي تحول الطاقه الحرارية إلى طاقة ميكانيكية فتكون <<أكثر صعوبة>>. ويعد

 المحرك الحراري أداة ذات قدرة على تحويل الطاقة الحرارية الى طاقة ميكانيكية بصورة مستمرة.

شروط عمله: 
1- وجود مصدرا ذا درجة حرارة مرتفعة لامتصاص الحرارة منه(مستودع ساخن) 
2- وجود مستقبلا ذا درجة حرارة منخفضة يمتص الحرارة  (مستودع بارد)

3- وجود آلة لتحويل الحرارة إلى شغل.

المستودع ( الخزان ) الحراري : 
هو جسم كبير يمكن أن تنتقل الحرارة منه أو إليه ولا يؤدي ذلك إلى تغير درجة حرارتة

___________________________

وكمثال على الآله الحرارية هناك نوعان:

مثال على الآلة الحرارية ( الآلة البخارية )

2- آلة الاحتراق الداخلي  مثال :  محرك الاحتراق الداخلي ( محرك السيارة)

<<ملاحظات:>>

1- لا تتحول جميع الطاقة الحرارية الناتجة عن الاشتعال في محرك السيارة إلى طاقة ميكانيكية.

2-  عند عمل المحرك تسخن الغازات في العادم وأجزاء المحرك وتنتقل للهواء الخارجي ومن المحرك تنتقل الحرارة على المشعاع ومنه للهواء الخارجي

3- تسمى الطاقة المنتقلة إلى خارج محرك المركبة بالحرارة الضائعة (   QL)

-  عندما يعمل المحرك بصورة دائمة فإن الطاقة الداخلية للمحرك لا تتغير

Δ U = Q – W = 0

5-  محصلة الحرارة التي تدخل المحرك هي             L Q -  Q = Q H

وبالتالي يكون الشغل الذي يبذله المحرك هو             W = Q H  -  Q L

6-  في جميع المحركات الحرارية توجد حرارة ضائعة ( مفقودة) ولا يوجد محرك يحول الطاقة كلها إلى شغل أو حركة نافعة

______________________________

                                        المبردات (الثلاجات)..

المبردة : مثالا على الآلة التي تحقق انتقال الحرارة من الجسم الأبرد إلى الأسخن  باستخدام شغل ميكانيكي

آلية العمل:

* تعمل الطاقة الكهربائية على تشغيل محرك فيبذل المحرك شغلا على الغاز فيضغطه

*يعبر الغاز ناقلا الحرارة من داخل المبرد ( الثلاجة) إلى ملفات التكثيف خلف الثلاجة ,حيث يبرد متحولا لسائل وتنتقل الحرارة الناتجة للهواء

*ثم يعود السائل على داخل الثلاجة ,ويتبخر بعد أن يمتص الحرارة من داخل الثلاجة وينتقل للضاغط ومنه للخارج وهكذا .

إذا التغير الكلي في الطاقة الحرارية ((للغاز = صفر,))

لذلك وحسب القانون الأول للديناميكا فإن مجموع الطاقة المأخوذة من محتويات المبردة والشغل المبذول بفعل المحرك يساوي الحرارة المنبعثة.

المضخات الحرارية..

عبارة عن مبرد يعمل في اتجاهين 

تنتزع المضخة في الصيف الحرارة من المنزل ولذا يبرد..

أما في الشتاء فتنتزع الحرارة من الهواء البارد الذي في الخارج وتنقلها إلى داخل المنزل لتدفئة .