in

التيرموديناميك: القانون الأول

بعدما تعرفنا في المقال السابق عن التيرموديناميك، أو ما يعرف بالديناميكا الحرارية، وبدأنا رحلتنا مع المبدأ الصفري، نتابع في هذا المقال لنتكلم عن المبدأ الأول الذي يعرف بمبدأ بمصونيّة الطاقة.
يتم التعبير عن المبدأ الأول بمفهوم آخر و هو مبدأ مصونيّة الطاقة حيث ينص على أنّ الطاقة لا تفنى و لا تخلق من العدم بل يمكن أن تتغير من شكل إلى آخر دون زيادة أو نقصان، لذلك لابد عند دراسة أي منظومة ( نظام ) أن يؤخذ في الاعتبار كل جزء من الطاقة مهما صغر.

ما هي المنظومة ؟

المنظومة ببساطة هي أي مجموعة متكاملة من العناصر ( الأشياء المختلفة ) و كمثال عليه نأخذ حالة حرق الخشب حيث تحوي هذه المنظومة عدة أجزاء و هي ( الخشب، الرماد و الطاقة الناتجة عن حرق الخشب ).

  • أنواع المنظومات:

1- المنظومة المفتوحة: يتم فيها تبادل المادة و الطاقة مع الوسط المحيط.
2- المنظومة المغلقة: كميّة المادة ثابتة في المنظومة أما الطاقة فيمكن تبادلها مع الوسط المحيط , في الحالة الخاصة التي لا يتم فيها تبادل الطاقة مع المحيط تدعى المنظومة بالمعزولة .
معظم المنظومات هي منظومات مفتوحة لذلك يمكن القول أن كميّة الطاقة في منظومةٍ ما يمكن أن تتغير و لكن فقط إذا تم تبادلها مع مصدر خارجي ( يمنح أو يأخذ طاقة ) .
العلاقة الرئيسية المعبّرة عن المبدأ الأول :                          ∆E = Q – W
و بالشرح : تغيّر الطاقة الكليّة لمنظومة ما يساوي كميّة الحرارة المضافة إلى المنظومة مطروحاً منها مقدار العمل المنجز من قبل المنظومة.
تتألف الطاقة الكليّة من ثلاثة أقسام هي : الطاقة الداخليّة و الطاقة الحركيّة و الطاقة الكامنة.
∆E=∆U + ∆Ek + ∆Ep
∆Ep : تغير الطاقة الكامنة و هو جداء كتلة المنظومة  في تسارع الجاذبيّة الأرضية في الفرق في الارتفاع بين الحالة الأوليّة و النهائيّة للمنظومة.
∆Ek : تغير الطاقة الحركيّة و هي نصف جداء كتلة المنظومة في الفرق بين السرعة النهائية و السرعة الابتدائية للمنظومة.
∆U : تغير الطاقة الداخلية النوعيّة و هي جداء الكتلة في الفرق بين الطاقة الداخليّة للمنظومة في الحالية النهائية و الطاقة الداخليّة في الحالة الابتدائية .

ما هي الطاقة الداخليّة ؟

الطاقة الداخلية لأي مادة تمثل الطاقة المخزونة في الجزيئات والذرات والأيونات (الشوارد) وهى تساوي مجموع طاقتي الوضع والحركة للمادة. وتوجد صور أخرى للطاقة مثل الطاقة النووية، الذرية، الكيميائية، الكهربائية، وطاقة المجال الكهرومغناطيسي وطاقة حركة الجزيئات.
بعض التطبيقات الحياتيّة على المبدأ الأول :
محركات السيّارات حيث يتم فيها تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكيّة .
سقوط جسم ما من ارتفاع معيّن حيث يتم خلال سقوطه تغيّر في الطاقة بسبب نقصان الطاقة الكامنة و تزايد الطاقة الحركيّة بنفس المقدار لتبقى الطاقة الكليّة ثابتة .

  • إعداد: سومر شاهين.
  • مراجعة: بشار رمضان.

ماتقييمك للموضوع؟

Avatar

بواسطة سومر شاهين

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

الطاقة النووية: الانشطار النووي

الطاقة النووية: الاندماج النووي