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.
القانون الثاني للديناميكا الحرارية - موقع كرسي للتعليم
أي عند الوصول إلى حالة توازن ترموديناميكي جديدة تزداد " الإنتروبيا" الكلية أو على الأقل لا تتغير. ويتبع ذلك أن " أنتروبية نظام معزول لا يمكن أن تنخفض". ويقول القانون الثاني أن العمليات الطبيعية التلقائية تزيد من إنتروبية النظام. طبقا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية بالنسبة إلى عملية عكوسية (العملية العكوسية هي عملية تتم ببطء شديد ولا يحدث خلالها أحتكاك) تكون كمية الحرارة δQ الداخلة النظام مساوية لحاصل ضرب درجة الحرارة T في تغير الانتروبيا dS:
نشأ للقانون الثاني للديناميكا الحرارية عدة مقولات شهيرة:
لا يمكن بناء آلة تعمل بحركة أبدية. أي تعمل أبديا من دون تزويدها بطاقة من الخارج. أو
لا يوجد تغير للحالة تلقائي يستطيع نقل حرارة من جسم بارد إلى جسم ساخن. لا يمكن بناء آلة تعمل عند درجة حرارة معينة تفوق كفاءتها الكفاءة الحرارية لدورة كارنو عند نفس درجة الحرارة. تطبيقات القانون الأول للديناميكا الحرارية. أي عملية تتم من تلقاء نفسها تكون غير عكوسية. أي عملية يحدث خلاها احتكاك تكون غير عكوسية. جميع عمليات الخلط تكون غير عكوسية. أمثلة
مثل 1:
ينتشر غاز فيما يتاح له من حجم توزيعا متساويا. ولماذا ذلك؟ فلنبدأ بالحالة العكسية، ونتخيل صندوقا به جزيئ واحد يتحرك.
قوانين الديناميكا الحرارية - المعرفة
قوانين الثرموديناميك أساسا هي ما يصف خاصيات وسلوك انتقال الحرارة وإنتاج الشغل سواء كان شغلا ديناميكيا حركيا أم شغلا كهربائيا من خلال عمليات ثرموديناميكية. منذ وضع هذه القوانين أصبحت قوانين معتمدة ضمن قوانين الفيزياء والعلوم الفيزيائية (كيمياء، علم المواد، علم الفلك، علم الكون... ). استعراض القوانين القانون الصفري للديناميكا الحرارية " إذا كان نظام A مع نظام ثاني B في حالة توازن حراري ، وتواجد B في توازن حراري مع نظام ثالث C ، فيتواجد A و C أيضا في حالة توازن حراري ". القانون الأول للديناميكا الحرارية " الطاقة في نظام معزول تبقى ثابتة. " ويعبر عن تلك الصيغة بالمعادلة: U = Q - W وهي تعني أن الزيادة في الطاقة الداخلية U لنظام = كمية الحرارة Q الداخلة إلى النظام - الشغل W المؤدى من النظام. القانون الثاني للديناميكا الحرارية - موقع كرسي للتعليم. ويتضمن هذا القانون ثلاثة مبادئ: قانون انحفاظ الطاقة: الطاقة لا تفنى ولا تنشأ من عدم، وانما تتغير من صورة إلى أخرى. تنتقل الحرارة من الجسم الساخن إلى الجسم البارد، وليس بالعكس. الشغل هو صورة من صور الطاقة. وعلى سبيل المثال، عندما ترفع رافعة جسما إلى أعلى تنتقل جزء من الطاقة من الرافعة إلى الجسم، ويكتسب الجسم تلك الطاقة في صورة طاقة الوضع.
تطبيقات القانون الأول للديناميكا الحرارية
لكن هذه العملية لا تتعارض مع القانون الأول. فأين هي المشكلة؟
مثال آخر هو عملية تدفئة المنزل عن طريق تمرير تيار كهربائي عبر مقاومة. وفقًا للقانون الأول للديناميكا الحرارية، فإن كمية الطاقة الكهربائية المغذية للمقاوم تساوي كمية الطاقة الحرارية المنقولة إلى هواء الغرفة. فكر الآن في عكس هذه العملية. من الواضح أن انتقال الطاقة الحرارية للغرفة إلى الأسلاك لا ينتهي بالكهرباء. وفقًا لهذه الأمثلة، يمكن استنتاج أن العمليات تتم في اتجاه معين وأنه لا يمكن إجراء العملية في الاتجاه المعاكس. لا يفرض القانون الأول أي قيود على اتجاه العملية، لكننا نرى أن تنفيذ هذا القانون لا يكفي لتنفيذ العمليات. هذا يقدم القانون الثاني للديناميكا الحرارية. فيما يلي نرى أن الأمثلة السابقة تتعارض مع القانون الثاني وهذا العامل حال دون حدوثها بالاتجاه المعاكس. يُعرَّف القانون الثاني للديناميكا الحرارية بطرق مختلفة. في الأقسام التالية من هذه المقالة، ستتعرف على تعريفين لهذا القانون ينطبقان على المعدات الهندسية. لا يقتصر القانون الثاني للديناميكا الحرارية على تحديد اتجاه العملية. تطبيق آخر للقانون الثاني هو أنه ينسب الجودة إلى الطاقة بالإضافة إلى الكمية.
كان العالم إسحق نيوتن هو من بَيّن العلاقة بشكلٍ واضحٍ بين الحركة والقوة؛ فوضع قوانين الحركة الثلاث التي كانت الأساس الأوّل الذي ارتكزت عليه الميكانيكا الكلاسيكية، فتبيّن هذه القوانين كيف تتأثر حركة الاجسام بالقوى المؤثرة عليها وهي كما يلي: قانون نيوتن الأول يصف القانون الأول لنيوتن كيفيّة تأثر الأجسام بالقوى المؤثرة عليها من حيث تسارعها وتباطؤها؛ فالأجسام الساكنة تبقى ساكنة والأجسام المتحركة تبقى متحركةً وبسرعةٍ ثابتةٍ واتجاهٍ ثابتٍ، وأيّ تغييرٍ يطرأ على هذه الأجسام من تسارعٍ أو تباطؤٍ أو تغييرٍ في اتجاهها يكون بفعل قوةٍ خارجيةٍ تؤثر على هذه الأجسام. لو رمينا جسماً في الفضاء الخارجي على سبيل المثال فسيبقى يتحرّك إلى الأبد بنفس السرعة التي رميناه فيها وبنفس الاتجاه حتى يصطدم بجسمٍ آخر فيؤثر عليه بقوةٍ أو يدخل في نطاق جاذبية كوكبٍ أو جرمٍ سماوي فيوقفه، وأمّا على سطح الأرض فتميل الأجسام عادةً للتوقف ولا تبقى بنفس السرعة والاتجاه لوجود قوة الاحتكاك التي تُعتبر القوّة الخارجية التي تؤثر على الأجسام وتؤدّي إلى توقّفها أو تغيير اتجاهها. قانون نيوتن الثاني يصف هذا القانون كيفيّة الحركة في حال تأثير مجموعةٍ من القوى على جسمٍ معين؛ فمجموع القوى التي تؤثّر على جسمٍ معين تُساوي كتلة ذاك الجسم مضروباً بتسارعه، وبصيغةٍ أخرى فلو قمنا بالتأثير على جسمٍ ما بمجموعةٍ من القوى فإنّه سيتحرّك باتجاه مُحصّلة تلك القوى وبعلاقةٍ طرديةٍ مع مقدارها وعكسيةٍ مع كتلة الجسم، فلو قام شخصان بالتأثير على طاولةٍ على سبيل المثال بحيث قام كلّ واحدٍ بدفعها عكس الآخر، فستتحرّك في النهاية باتّجاه القوة الأكبر.
كفاءة الآلة ( η) = (ناتج الشغل)
كمية الحرارة
الممتصة من المصدر
η = w/q2 = (T2 - T1)/ T2 = 1 - (T1/ T2) = ΔT/ T2
دورة أوتو ( Uhto Cycle)
هي دورة انعكاسية تتكون من أربعة خطوات كما بالشكل
– خطوتان منهما عند حجم ثابت و خطوتان أديباتيكيتان.