دلالات القانون الأول للديناميكا الحرارية ومضامينه
2011 قوانين الديناميكا الحرارية – فهم الحرارة وانتقال الطاقة
أبريل أيزاكس
مؤسسة الكويت للتقدم العلمي
دلالات القانون الأول للديناميكا الحرارية مضمون القانون الأول للديناميكا الحرارية القانون الأول للديناميكا الحرارية الديناميكا الحرارية الفيزياء
يقودنا القانون الأول للديناميكا الحرارية إلى مجموعة من النتائج الطبيعية، أهمها أن أي تغيير في الطاقة الداخلية للنظام يساوي الفرق بين الحرارة التي يمتصها النظام والشغل الذي يطبقه ذلك النظام على وسطه المحيط.
ويمكن تعريف الطاقة الداخلية بأنها الطاقة الموجودة في نظام ما يكون في حالة سكون، وتوجد هذه الطاقة بصورة مستقلة عن حركة النظام.
وطبقاً للقانون الأول، إذا قام النظام ببذل الشغل تتناقص طاقته الداخلية، وإذا قام ذلك النظام بامتصاص الحرارة فإن طاقته الداخلية تزيد، ويمكن أن يحدث عكس ذلك بحيث يمكن بذل الشغل على النظام، فتنتقل الحرارة خارج النظام.
يتم بذل الشغل في بعض الحالات وتنتقل الحرارة من دون حدوث تغيير في الطاقة الداخلية للنظام، ويُطلق على هذه الحالة اسم "العملية الدائرية"، التي يُطبَّق فيها الشغل على النظام، مثل الثقل الذي أدار عجلة تجديف (جول)، فتنتقل الحرارة خارج النظام وتكون كمية الطاقة التي تنقلها الحرارة مساوية لكمية الطاقة التي ينقلها الشغل.
إن العمليات الدائرية مهمة جداً لتوضيح أداء الآلات الحرارية، والمقصود بها الأجهزة التي تحوّل الحرارة إلى شغل ميكانيكي.
إضافة إلى إثبات عدم صحة نظرية السيّال الحراري، وضع القانون الأول للديناميكا الحرارية حداً لحلم آخر راود العلماء والمخترعين الأوائل الذين حاولوا لسنوات طويلة ابتكار آلة دائمة الحركة.
ومن الناحية النظرية، تُنتج الآلة دائمة الحركة طاقة تفوق الكمية المطلوبة لإبقاء الآلة في حالة حركة مستمرة.
يتمثل هكذا اختراع من الناحية الافتراضية بآلة تستطيع الدوران من دون الاعتماد على أي مصدر خارجي، كالحرارة أو الوقود أو الكهرباء، وتظل له طاقة كافية لأداء وظائف أخرى.
وقد حاول المخترعون خلال القرن التاسع عشر تصميم نواعير داخل حوض مائي مغلق تقوم بضخ الماء ليعود ثانية إلى الجزء العلوي من الناعورة، وبذلك لن تتوقف الناعورة أبداً عن الدوران، ويصبح بالإمكان أيضاً تحويل الطاقة الزائدة لتنفيذ أعمال أخرى.
لكن القانون الأول للديناميكا الحرارية يُبيّن أن الطاقة لا تُستحدث من عدم، كما أن فكرة آلة دائمة الحركة تخالف قانون حفظ (بقاء) الطاقة.
[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]