نبذة تعريفية عن ظاهرة “انحطاط الطاقة”

2011 قوانين الديناميكا الحرارية – فهم الحرارة وانتقال الطاقة

أبريل أيزاكس

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

ظاهرة انحطاط الطاقة الفيزياء

يمكن أن يتحول الشغل حسب القانون الثاني للديناميكا الحرارية إلى حرارة بشكل كامل، لكن العكس غير صحيح على الإطلاق.

إذ إن جزءاً من الحرارة لابدّ أن يُهدر دائماً أثناء عملية تحول الحرارة إلى شغل؛ لذلك يُطلق أحياناً على القانون الثاني اسم "قانون انحطاط الطاقة".

نستطيع وصف الطاقة المفرغة داخل خزان درجة الحرارة المنخفضة في المحرك الحراري بأنها طاقة أقل جودة من الطاقة الموجودة في خزان درجة الحرارة المرتفعة، ونظراً إلى أن هذه الطاقة أقل نفعاً من حيث أداء الشغل.

فإن نوعية الطاقة في خزان الحرارة المنخفضة تصبح في حالة انحطاط، كما أن كمية الطاقة المتوافرة لأداء الشغل تتناقص عموماً في العمليات التي تتضمن انتقال الحرارة.

وفي الوقت نفسه تزيد الإنتروبيا خلال عمليات انتقال الحرارة، ويمكننا النظر إلى هاتين الظاهرتين معاً: عندما تزيد الإنتروبيا تصبح الطاقة في حالة انحطاط مستمر.

ويتم اختزانها ضمن درجات الحرارة المنخفضة، وتميل العمليات الطبيعية إلى توليد الإنتروبيا والتقليل من نوعية الطاقة.

لقد افترض عدد من الفيزيائيين أن الكون يمكن أن يصل في النهاية إلى حالة الإنتروبيا العظمى، حيث يصبح الكون في حالة اتزان حراري تتوزع فيه الطاقة بشكل منتظم، ويُطلق على هذا السيناريو اسم "الموت الحراري" للكون.