المؤلف: محمد الشرعبي
الكتاب أو المصدر: الفريد في الفيزياء
الجزء والصفحة:
القسم: علم الفيزياء / مواضيع عامة في الفيزياء / مصطلحات وتعاريف فيزيائية /
القانون الثاني للديناميكا الحرارية
يتم انتقال الحرارة تلقائيا من الجسم الساخن إلى الجسم البارد وليس العكس. وهناك عدة صيغ للقانون الثاني للديناميكيا الحرارية: 1 / صيغة كلاوزيوس. 2 / صيغة كلفن- بلانك. هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات. جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي. Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز.
ما هو القانون الثاني للديناميكا الحرارية؟ - الفضاء - 2022
تصف قوانين الديناميكا الحرارية العلاقات بين الطاقة الحرارية أو الحرارة وأشكال الطاقة الأخرى، وكيف تؤثر الطاقة على المادة. ينص القانون الأول للديناميكا الحرارية على أن الطاقة لا تفنى ولا تستحدث من العدم، الكمية الإجمالية للطاقة في الكون تبقى كما هي. القانون الثاني للديناميكا الحرارية هو حول نوعية الطاقة. وينص على أنه عند نقل الطاقة أو تحويلها يضيع المزيد منها. ينص القانون الثاني أيضًا على وجود ميل طبيعي لأي نظام معزول للتراجع من حالة الانتظام إلى حالة أكثر فوضى. من وجهة نظر سيبال ميترا (Saibal Mitra) أستاذ الفيزياء بجامعة ولاية ميسوري، أن القانون الثاني هو الأكثر إثارة للاهتمام في القوانين الأربعة للديناميكا الحرارية. وقال: «هناك عدد من الطرق لتوضيح القانون الثاني. على المستوى المجهري للغاية، يقول ببساطة إنه إذا كان لديك نظام معزول، فإن أي عملية طبيعية في هذا النظام تتقدم في اتجاه زيادة الفوضى أو الإنتروبي (Entropy)». وأوضح ميترا أن جميع العمليات تؤدي إلى زيادة في الإنتروبي. حتى عند زيادة الترتيب في موقع معين، على سبيل المثال عن طريق التجميع الذاتي للجزيئات لتشكيل كائن حي، عندما تأخذ بنظر الاعتبار النظام بأكمله بما في ذلك البيئة، بالمحصلة هناك دائمًا زيادة في الإنتروبي.
سوف تتبخر في النهاية إلى بروتونات وإلكترونات وفوتونات ونيوترينوات ، لتصل في النهاية إلى التوازن الحراري مع بقية الكون. لحسن الحظ ، يتوقع جون بايز ، الفيزيائي الرياضي بجامعة كاليفورنيا ريفرسايد ، أن عملية التبريد هذه قد تستغرق ما يصل إلى 10 (10^26) (1 متبوعًا بـ 10 26 (100 سبتليون) أصفار) سنة مع انخفاض درجة الحرارة إلى حوالي 10 −30 ك (10 −30 C فوق الصفر المطلق). مصادر إضافية فيما يلي بعض التفسيرات الأخرى للقانون الثاني للديناميكا الحرارية: يقدم مركز أبحاث جلين التابع لناسا درسًا من حيث علاقته بالديناميكا الهوائية. يصف كتاب ChemWiki Dynamic Textbook بجامعة كاليفورنيا ، القانون وتاريخه وتطبيقاته. تشرح FT Exploring ، أحد مصادر تعليم العلوم ، القانون الثاني بعبارات بسيطة.
القانون الثاني للديناميكا الحرارية
والنتيجة لذلك هي عند وضع الغاز الساخن والغاز البارد معًا في وعاء، ينتهي الأمر بتكوين غاز دافئ. على أي حال، فإن الغاز الدافئ لن يفصل نفسه تلقائيًا إلى الغاز الساخن والبارد، ما يعني أن عملية خلط الغاز الساخن والبارد غير عكسية. غالبًا ما يلخص ذلك على أنه «لا يمكنك استرجاع بيضة مقلية ومخلوطة». وفقًا لولفرام، أدرك بولتزمان في عام 1876 تقريبًا أن السبب في ذلك هو أنه يجب أن يكون هناك العديد من الحالات الفوضوية للنظام أكثر من الحالات الانتظامية، وبالتالي فإن التفاعلات العشوائية ستؤدي حتمًا إلى حالة أكثر فوضوية. الشغل والطاقة. يوضح القانون الثاني نقطة مهمة وهي أنه من المستحيل تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية بكفاءة 100%. بعد عملية تسخين الغاز لزيادة ضغطه لتحريك المكبس، هناك دائمًا بعض الحرارة الباقية في الغاز والتي لا يمكن استخدامها للقيام بأي شغل إضافي. يجب التخلص من هذه الحرارة المهدورة عن طريق نقلها إلى المشتت الحراري. في حالة محرك السيارة يتم ذلك عن طريق طرح خليط الوقود المحترق والهواء إلى الجو. بالإضافة إلى ذلك، ينتج عن أي جهاز فيه أجزاء متحركة احتكاك يحول الطاقة الميكانيكية إلى حرارة غير قابلة للاستخدام بشكل عام ويجب إزالتها من النظام عن طريق نقلها إلى المشتت الحراري.
ربما أحد الآثار الناجمة عن القانون الثاني وفقًا لما قاله ميترا، هو أنه يمنحنا سهم الزمن الديناميكي الحراري. من الناحية النظرية تبدو بعض التفاعلات مثل تصادم الأجسام الصلبة أو تفاعلات كيميائية معينة متشابهة عند البدء من الأمام أو من الخلف. ولكن في التطبيقات العملية، تخضع جميع عمليات تبادل الطاقة إلى نقصان بالكفاءة، مثل الاحتكاك وفقدان الحرارة الإشعاعية الذي يزيد الإنتروبي للنظام الموضوع تحت الملاحظة. لذلك نظرًا لعدم وجود عملية قابلة للعكس تمامًا، إذا سأل شخص ما هو اتجاه الزمن؟ يمكننا الاجابة بثقة أن الوقت يتدفق دائمًا باتجاه زيادة الإنتروبي. مصير الكون
يتنبأ القانون الثاني أيضًا بنهاية الكون، وفقًا لجامعة بوسطن: «هذا يوحي بأن الكون سينتهي بـ "موت حراري" حيث يكون فيه كل شيء بنفس درجة الحرارة. هذا هو أعلى مستوى للفوضى. إذا كان كل شيء بنفس درجة الحرارة، فلا يمكن القيام بأي شغل، وستنتهي كل الطاقة نتيجة الحركة العشوائية للذرات والجزيئات». وفقًا لمارغريت موراي هانسون (Margaret Murray Hanson)، أستاذة الفيزياء بجامعة سينسيناتي، في المستقبل البعيد، ستكون النجوم قد استنفدت كل الوقود النووي وتنتهي كمخلفات نجميّة مثل الأقزام البيضاء أو النجوم النيوترونية أو الثقوب السوداء.
القانون الثاني للديناميكا الحرارية - Translation Into English - Examples Arabic | Reverso Context
حتى عندما يتم زيادة الترتيب في موقع معين ، على سبيل المثال عن طريق التجميع الذاتي للجزيئات لتشكيل كائن حي ، عندما تأخذ النظام بأكمله بما في ذلك البيئة في الحسبان ، هناك دائمًا زيادة صافية في الانتروبيا. في مثال آخر ، يمكن أن تتكون البلورات من محلول ملحي مع تبخر الماء. البلورات أكثر انتظامًا من جزيئات الملح في المحلول ؛ ومع ذلك ، فإن الماء المتبخر أكثر اضطرابًا من الماء السائل. تؤدي العملية ككل إلى زيادة صافية في الفوضى. تاريخ كتب ستيفن ولفرام في كتابه "نوع جديد من العلم" ، "حوالي عام 1850 ذكر رودولف كلاوزيوس وويليام طومسون (اللورد كلفن) أن الحرارة لا تتدفق تلقائيًا من الجسم الأكثر برودة إلى الجسم الأكثر سخونة. " أصبح هذا أساس القانون الثاني. أدت الأعمال اللاحقة التي قام بها دانيال برنولي وجيمس كليرك ماكسويل ولودفيج بولتزمان إلى تطوير النظرية الحركية للغازات ، حيث يتم التعرف على الغاز على أنه سحابة من الجزيئات المتحركة والتي يمكن معالجتها إحصائيًا. يسمح هذا النهج الإحصائي بالحساب الدقيق لدرجة الحرارة والضغط والحجم وفقًا لقانون الغاز المثالي. أدى هذا النهج أيضًا إلى استنتاج مفاده أنه في حين أن التصادمات بين الجزيئات الفردية قابلة للانعكاس تمامًا ، أي أنها تعمل بنفس الطريقة عند تشغيلها للأمام أو للخلف ، بالنسبة لكمية كبيرة من الغاز ، فإن سرعات الجزيئات الفردية تميل بمرور الوقت إلى تكوين عادي أو غاوسي.
وعلى الرغم أن الأمر قد لا يبدو بهذا الوضوح، يوضح القانون الثاني للديناميكا الحرارية أيضًا عدم قدرة إحدى محطات الطاقة أو المحرك الذاتي على تحويل الطاقة من نوع إلى آخر بكفاءة بنسبة 100%. Though it may not be as obvious, the second law of thermodynamics also explains the inability of a power plant or an auto engine to convert energy from one type to another with 100% efficiency. نشأت الفرضية من القانون الثاني للديناميكا الحرارية والذي ينص على أن الإنتروبيا تبدأ بالتزايد في نظام منعزل. This conflicts with the second law of thermodynamics, which states that entropy will increase in an isolated system. في الواقع، هذه المسألة الأولية تنعكس في واحدٍ من أكثر قوانين الفيزياء أساسيةً، القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، أو قانون الأنثروبيا. In fact, this gut instinct is reflected in one of the most fundamental laws of physics, the second law of thermodynamics, or the law of entropy. في عام 1951 نشر بلوم نظرية عن سهم الزمن، الذي "يستكشف العلاقة بين سهم الزمن ( القانون الثاني للديناميكا الحرارية) والتطور العضوي"
In 1951 Blum published Time's Arrow and Evolution, which "explores the relationship between time's arrow (the second law of thermodynamics) and organic evolution. "