تطبيقات للديناميكا الحرارية

المحرك الحراري هو كل جهاز يقوم بتحويل الطاقة الحرارية إلى شغل، وهذا الوصف ينطبق على المحرك البخاري والمحرك البنزيني وأيضا ينطبق على المحركات التي تستخدم الطاقة الشمسية والنووية

271-#تطبيقات_للديناميكا_الحرارية

تطبيقات للديناميكا الحرارية

المحركات الحرارية تحول الطاقة الحرارية إلى شغل:

المحرك الحراري هو كل جهاز يقوم بتحويل الطاقة الحرارية إلى شغل، وهذا الوصف ينطبق على المحرك البخاري والمحرك البنزيني وأيضا ينطبق على المحركات التي تستخدم الطاقة الشمسية والنووية.

نلاحظ عندما تنساب كمية من الحرارة من خزان حراري إلى المحرك - وهذا هو دخل الطاقة - فإن جزءًا من دخل الطاقة هذا يتحول إلى شغل ميكانيكي، والجزء الباقي ينساب إلى خزان حراري ذي درجة حرارة منخفضة، وهذا هو العادم الحراري.
عادة ما يكون الهواء هو الخزان البارد مثل الشكمان الذي يخرج عوادم السيارات. ونظرا لأن المحرك لابد أن يخضع لقانون بقاء الطاقة فإن
كمية الطاقة المنسابة إلى المحرك تساوي الشغل مضروبا في تغير الطاقة الداخلية للنظام، والذي بدوره يساوي صفرا فإن الشغل يساوي الفرق بين الطاقة المنسابة إلى النظام والطاقة الخارجة في شكل عادم.
ومن خلال هذه العلاقة يمكننا حساب كفاءة المحرك، حيث تكون الكفاءة مساوية للشغل مقسوما على دخل الطاقة للمحرك وبذلك يستحيل فيزيائيا أن تكون كفاءة أي محرك تساوي مائة بالمائة. ويُراجع في ذلك مفهوم الإنتروبيا.

أنظمة التبريد :
هناك حالات كثيرة يكون المطلوب فيها تبريد مادة دون خلطها مع مادة أكثر برودة، ولكن القانون الثاني للديناميكا الحرارية لا يسمح بحدوث ذلك تلقائيا، لأن ذلك يتطلب أن يصبح الجسم أكثر برودة من الوسط المحيط، ومع أن القانون الثاني يحرم أن تنساب الحرارة من الجسم البارد إلى الساخن، إلا أننا يمكننا بذل شغل لإجبار الحرارة على صعود تلّ درجات الحرارة، وهو ما يشبه ضخ الماء إلى أعلى ضد الجاذبية، وهذه العملية تعرف بدورة التبريد وهي أساس عمل بعض أجهزة التبريد كالثلاجات والمكيفات الهوائية. وفي دورة التبريد يتم انسياب الطاقة في عكس اتجاه انسيابها في المحرك الحراري.

وللمزيد من التوسع في الموضوع يُراجع كتاب أساسيات الفيزياء.

إعداد : Mohamed Abdelgaleel
تدقيق: زكرياء لوطفي

#فيزيائي
#الفيزياء_للجميع