مقالات
در حال خواندن
ترمودینامیک و قوانین آن ، این قسمت قانون صفرم
1

واژه ترمودینامیک از دو واژه یونانی ترمو به معنی گرما و دینامیک به معنی پویایی و قدرت تشکیل شده است . کلمه دینامیک در واژه این علم به معنی این است که ترمودینامیک علم بررسی انرژی در حرکت و پویایی اجسام و سیستمها است ، به همین دلیل واژه معادل فارسی ترمودینامیک ، گرماپویایی است . در این علم تمام جنبه های انرژی و تبدیلات آن از قبیل تولید قدرت ، تبرید و سرمایش توصیف می شوند . ترمودینامیک علم بررسی رفتار مواد در برابر کار و انرژی (معمولاً به شکل گرما) است. در ترمودینامیک درمورد روش‌های تبدیل انرژی و تغییرات خواص ماده در اثر تبدیل انرژی، تغییر فاز و یا تماس با ماده دیگر بحث می‌ شود. این تعریف بسیارکلی است و در واقع هنگامی می‌توان این تعریف را واقعاً درک کرد که با جوانب کاربردی آن آشنا شده باشیم. تعریف دقیق ترمودینامیک در همه کتابهای ترمودینامیک و جزوات درسی دانشجویان موجود است که آن را علم کار و حرارت یا دانش انرژی و انتروپی خوانده اند . می دانیم که ماده از تعداد زیادی ذرات به نام مولکول تشکیل شده است که خواص یک ماده بطور طبیعی به رفتار این ذرات وابسته است . مثلا برای تعریف فشار یک گاز از بر خورد مولکوها و انتقال اندازه حرکت آنها کمک می گیریم ؛ حال با دانستن این موضوع به این نکته اشاره می کنیم که برای تعیین فشار داخل یک محفظه لازم نیست که از رفتار ذرات گاز اطلاع دقیق داشته باشیم و با اتصال یک فشار سنج به آن محفظه نیز می توان فشارآن را یافت .

در ترمودینامیک ،این روش که یک دید کلی و باز یا به عبارتی یک دید ماکروسکوپی به رفتار اجسام است و نیاز به اطلاع از رفتار ذرات ندارد ، ترمودینامیک کلاسیک نام دارد. در مقابل اگر با یک دید دقیق و میکروسکوپی به رفتار اجسام بنگریم و مبنای عمل ، میانگین رفتار گروههای بزرگ ذرات باشد در علم ترمودینامیک آماری بسر می بریم. ترمودینامیک نیز مانند تمام علوم ، یک علم آزمایشگاهی و تجربی است که بنیان آن بر اساس چند اصل ساده و بسیلر مهم شکل گرفته است که به قوانین ترمودینامیک موسوم هستند که این قوانین نیز برگرفته از مشاهدات تجربی است . بسیاری ازتجهیزات مهندسی شامل دستگاههای تاسیساتی ، تجهیزات نیروگاهی، توربین های گاز ، موتورهای احتراق داخلی ، یخچال ها وبسیاری از دیگر اختراعات بشر بر پایه علم ترمودینامیک شکل گرفته است .

نمونه ای از فرآیند ترمودینامیکی (موتور احتراق داخلی)

نمونه ای از فرآیند ترمودینامیکی (موتور احتراق داخلی)

مشهود ترین کاربردهای ترمودینامیک در سیکلهای توان ( قدرت ) و سیکلهای تبرید (سرمایش) یافت می شوند. از این میان می توان به سه مثال خوب از دستگاههای ترمودینامیکی اشاره کرد :

۱. نیروگاه ساده بخار ۲. موتورهای احتراق داخلی ۳. یخچال ساده ومعمولی

قوانین ترمودینامیک

ترمودینامیک در قالب چهار قانون بنیادی ارائه می شود و در نامگذاری این چهار قانون نوعی روند تکاملی لحاظ شده است.

قانون صفرم ترمودینامیک : هر دو جسم که با جسم سومی دارای تساوی درجه حرارت باشند آن دو جسم نیزبا هم تساوی حرارت دارند .

قانون اول ترمودینامیک : برای هر سیستم در حال پیمودن یک سیکل ، انتگرال سیکلی حرارت متناسب با انتگرال سیکلی کار می باشد.(قانون بقای انرژی)

قانون دوم ترمودینامیک : غیرممکن است وسیله ای بسازیم که در یک سیکل عمل کند وتنها اثر آن انتقال حرارت از جسم سردتر به گرمتر باشد.

قانون سوم ترمودینامیک : این قانون بیان می‌کند که ممکن نیست از طریق یک سلسله فرایند متناهی به صفر مطلق دست یافت. به عبارتی رسیدن به صفر مطلق محال است.

این قسمت : قانون صفرم ترمودینامیک

میدانیم که اگر یک لیوان آب جوش را داخل یک منبع بزرگ مانند تشت آب سرد قرار دهیم پس از گذشت مدت زمانی دمای آب درون لیوان و آب درون تشت یکسان میشود. به نظر می آید که میان دو منبع ما (لیوان آب جوش و تشت آب سرد) مفهومی بنام گرما به حرکت در آماده و از جایی که گرما بیشتر است به جایی که کمتر است به حرکت در می آید تا دو منبع به تعادل گرمایی برسند.

مثالی دیگر بزنیم ؛ فرض کنید یک لیوان آب یخ را در دستانتان بگیرید ، احساس میکیند که گرمایی از دست شما به لیوان منتقل میشود.

و یا بر عکس آن لیوانی دارای آب یخ را در دست گرفته اید ، فکر میکنید که گرمایی به شما منتقل میشود. در هر دو حالت گفته شده اگر لیوان را برای مدتی در دستانتان نگه دارید دیگر احساس خاصی نمیکنید ؛ زیرای دمای لیوان ها با دمای بدن ما یکسان شده.

این مثالهای به ظاهر بسیار ساده ، بیانگر مفهوم قانون صفرم ترمودینامیک هستند.

که اکثرا به این صورت بیان میشود که :

” اگر A و B با جسم سومی مانند C در تعادل گرمایی باشند، حتمآ با یکدیگر نیز در تعادل خواهند بود.”

این خاصیت ساده به نظر میرسد اما در همه حالت ها یکسان نیست .
به عنوان مثال : فرض کنید میلاد گربه ای را دوست دارد ، و همچنین محسن نیز همان گربه را دوست دارد. در آنصورت قرار نیست محسن و میلاد همدیگر را دوست داشته باشند.

قانون صفرم ترمودینامیک در واقع تاکیدی است بر وجود یک کمیت بنام دما که مقدار آن در سیستم های ترمودینامیکی در حال تعادل یکسان می باشد. مشابه این قانون اگر چه در فیزیک الکتریسیته تعریف خاصی شاید نداشته باشد وجود دارد. شما وقتی دو منبع با پتانسیل های مختلف الکتریکی را از طریق یک سیم هادی به یکدیگر متصل کنید و مدار بسته ای تشکیل دهید، جریان الکتریسیته آنقدر در مدار جاری خواهد بود تا پتانسیل دو منبع یکسان شود.

حاشیه:

علت اینکه این قانون با نام صفر شناخته میشود ، این است که بسیار پایه ای بوده و همچنین پس از گذشت سالها از ظهور قوانین ترمودینامیک در اوایل قرن بیستم به جمع قوانین پیوست.

نویسنده » محسن نادری

 

واکنش شما چیست؟
I like it
100%
interested
0%
Hate it
0%
What
0%
درباره نویسنده
محسن نادری
دانشجوی مهندسی مکانیک - برنامه نویس php , java , phyton
  • علی طرلانی
    ۳۰ آبان, ۱۳۹۵ در ۲۱:۴۸

    از نتایج مهم قانون صفرم ترمودینامیک اینه که دما تابع حالته نه تابع مسیر.

پاسخ بدهید