12 نوعًا من الإمكانات الديناميكية الحرارية واستخداماتها: تعرف على الأنواع المختلفة من الإمكانات الحرارية وكيف يمكن استخدامها في تطبيقات الهندسة الحرارية.
12 نوعًا من الإمكانات الديناميكية الحرارية واستخداماتها
الديناميكا الحرارية هي فرع من الفيزياء يدرس الطاقة والحرارة وعملهما وتحولهما في الأنظمة. الإمكانات الديناميكية الحرارية هي دوال رياضية تستخدم لوصف حالة النظام ودراسة التغييرات فيه. سوف نستعرض هنا 12 نوعًا من الإمكانات الديناميكية الحرارية واستخداماتها العملية.
الطاقة الداخلية تعبر عن مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة للجزيئات في النظام. وهي تعتمد على درجة الحرارة وحجم النظام.
هي مجموع الطاقة الداخلية والضغط مضروباً بالحجم (H = U + PV). تستخدم الانثالبية في دراسة عمليات الضغط الثابت كالعمليات الكيميائية والهندسة الكيميائية.
تعبر عن قدرة النظام على أداء الشغل عند درجة حرارة ثابتة وضغط ثابت (G = H – TS). تُستخدم طاقة جيبس الحرة في دراسة التفاعلات الكيميائية وعملية التوازن.
هي الفرق بين الطاقة الداخلية للنظام ودرجة الحرارة مضروبة في الانتروبيا (A = U – TS). تُستخدم في دراسة الأنظمة عند درجة حرارة ثابتة وحجم ثابت.
تُعبر عن مقدار الفوضى في النظام. يمكن استخدامها لتحديد الاتجاه الطبيعي للتفاعلات والعمليات في الديناميكا الحرارية.
تستخدم لدراسة الانتروبي الناتج عن انتقال الحرارة عبر الحدود بين النظام والبيئة.
تتمثل في مجموع الطاقة والقدرة على العمل لشغل مفيد. تستخدم في تحليل كفاءة المحركات الحرارية.
يتم تعريفه بأنه الشغل الناتج من النظام دون النظر إلى المحتوى الحراري.
يوضح كيفية توزيع الجزيئات في حالة التوازن الحراري.
ينص على أن الطاقة لا تفنى ولا تُستحدث من العدم، بل تتحول من شكل لآخر. يُستخدم لتحليل العمليات الحرارية.
يشير إلى أن الانتروبيا لنظام مغلق تزداد مع الوقت، مما يحدد اتجاه العمليات الطبيعية. يُستخدم في هندسة الطاقة.
تجمع الطاقة الحركية (KE) والطاقة الكامنة (PE) بمفهوم الطاقة الميكانيكية الشاملة وتُستخدم في دراسة حركة الجسيمات والطاقة الناتجة عنها.
فهم هذه الإمكانات الديناميكية الحرارية يُمكّن المهندسين والعلماء من تحسين كفاءة الأنظمة الحرارية وتصميم تفاعلات كيميائية وصناعية بشكل أفضل. تساعد هذه المفاهيم أيضًا في التطبيقات العلمية مثل علم المواد، الهندسة الكيميائية، وتصميم المحركات.