الديناميكا الحرارية

القانون الصّفري في الديناميكا الحرارية

القانون الصّفري في الديناميكا الحرارية

القانون الصّفري في الديناميكا الحرارية

عند ترك فنجان شاي ساخن في غرفة درجة حرارتها معتدلة وأقل من درجة حرارة الفنجان، فإنَّ ما يحدث فعليًا هو فقدان فنجان الشاي الحرارة، واكتساب هواء الغرفة هذه الحرارة ليصل كل من الطرفين إلى نفس درجة الحرارة. بشكلٍ عام، عند اتصال جسمين مختلفين في درجة الحرارة، فإنَّ الحرارة ستنتقل من الجسم ذي درجة الحرارة الأعلى إلى ذي درجة الحرارة الأدنى، إلى أن يصل كِلاهما إلى نفس الدرجة. في هذه اللحظة، انتقال الحرارة سيتوقف بين الجسمين، ممّا يعني أنّ الطرفين وصلا إلى حالة الاتزان الحراري، فالمتطلب الوحيد للوصول إلى حالة الاتزان الحراري هو تساوي درجة الحرارة.

إقرأ أيضا:انتقال الحرارة عن طريق الإشعاع

ينص القانون الصّفري في الديناميكا الحرارية على التالي: “في حال وجود نظامين مُتزنين حراريًا مع نظام آخر ثالث، فإنَّ ثلاثتهما في حالة اتزان حراري”، ممّا يعني أنّ درجة حرارة النظام هي الخاصية التي تحدد ما إذا كانت الأجسام في حالة اتزان حراري أم لا. قد يبدو القانون بسيطًا وبديهيًا جدًا لكنّه من أهمّ القوانين الأساسية في الديناميكا الحرارية ولا يمكن فصله أو تجزئته عن القانون الأول والثاني والثالث. لُقّب القانون بالقانون بالصّفري لقيمته كمبدأ فيزيائي حراري مهم، ولبساطته، ولأنه استُحدث وأُقرَّ بعد مرور ما يزيد عن النصف قرن من تشكيل قوانين الديناميكا الأخرى.

و للتوضيح، إذا كان النظام (أ) مُتزن حراريًا مع النظام (ب)، وفي ذات الوقت مُتزن حراريًا مع النظام (جـ)، فإنّ النظام (أ) مُتزن حراريًا مع النظام (جـ). لكن، عند إبعاد النظام الثالث أو استثنائه، فإنَّ القانون الصفري تُعاد صياغته لتصبح: ” إذا كان لنظامين نفس درجة الحرارة حتى ولو لم يكونا على اتصال أو تلامس فإنهما يكونان في حالة اتزان حراري “.

التطبيقات العملية للقانون الصّفري Applications of Zeroth Law

من أبسط التطبيقات العملية للقانون الصفري قياس درجة الحرارة باستخدام ميزان الحرارة، إذ يعدّ ميزان الحرارة الزئبقي من أكثر موازين الحرارة شيوعًا في الاستعمال، فمثلًا؛ إذا تمَّ اعتبار ميزان الحرارة هو النظام (أ)، والماء الساخن في دورق ما هو النظام (ب)، والمُراد قياس درجة حرارة الماء في الدورق، ستنتقل الحرارة من الماء الساخن للميزان، وترتفع درجة الحرارة المُقاسة، وسيتمدد الزئبق بالمساحة الموجود فيها وستتغير قراءة ميزان الحرارة، والتي بدورها تعبر عن مقدار التغير في الحرارة الذي حصل. وبمثالٍ آخر، عند قراءة 025 س على ميزان الحرارة في غرفة الجلوس، فهذا يعني أنَّ ميزان الحرارة بحالة اتزان حراري مع محيط الغرفة.

إقرأ أيضا:انتقال الحرارة عن طريق الإشعاع
مفهوم الحرارة Concept of Heat

مفهوم الحرارة Concept of Heat

تُعرّف الحرارة بأنّها كمية الطاقة الحركية المنتقلة من جسم لآخر، وهي كالشغل وليست خاصية للأجسام. وإذا افترضنا وجود نظامين A  و  B وهما نظامان متلامسان حراريًا ومعزولان بجدران عازلة، والحرارة المنتقلة بينهما هي H ، فستكون الحرارة المنتقلة من النظام A :

HA = UA2 – UA1 + WA

إقرأ أيضا:انتقال الحرارة عن طريق الإشعاع

حيث UA2  الطاقة الداخلية النهائية، و UA1 الطاقة الداخلية الابتدائية، و WA  الشغل المبذول. وللنظام B  تكون الحرارة كالتالي:

HB = UB2 – UB1 + WB

وبجمع المعادلتين السابقتين فإنّ:

HA + HB

 = UA2 – UA1 + WA + UB2 – UB1 + WB

= [(UA2 + UB2) – (UA1 + UB1) + (WA + WB)]

لكن، إذا كان التغير في الطاقة الداخلية للنظام المركب A/B هو:

(UA2 + UB2) – (UA1 + UB1) = U

و الشغل المبذول بواسطة النظام المركب A/B هو:

WA + WB

فستكون كمية الحرارة المنتقلة للنظام المركب A/B تساوي التغير في الطاقة الداخلية، بالإضافة إلى الشغل المبذول على النظامين، ولكن النظام المركب مُحاط بجدران عازلة للحرارة لذلك محصلة الحرارة تساوي صفر، أيّ أنَّ الحرارة التي سيكتسبها أحد النظامين مساوية للحرارة المفقودة من النظام الآخر.

HA + HB = 0

 HA    – = HB

الطاقة الداخلية Internal Energy

يتكون أي نظام من مجموعة من الذرات والجزيئات تنتقل الطاقة خلالها بأشكال عديدة، كالطاقة الحركية الانتقالية والاهتزازية والدورانية، وطاقة الربط بين الجزيئات والطاقة النووية. مجموع هذه الطاقات تسمى الطاقة الداخلية. تزداد طاقة النظام الداخلية بإضافة كمية من الحرارة أو ببذل شغل من الخارج على النظام. ويجدر بالذكر أنَّه من غير الممكن تجزئة الطاقة الداخلية حسب الجزء الناتج من الحرارة والجزء الناتج من الشغل.

اعداد المحتوى :شهد عمر
التدقيق العلمي : م. حمزة العمايرة
التدقيق اللغوي: م. ماجدة الشريقي
تصميم ورفع المقال: م. انس سلمان 


المراجع




 (1) Cengel, Y. A., & Boles, M. A., (2008), Tempereture and The Zeroth Law of Thermodynamics In Thermodynamics, An Engineering Approach 7th edition.

(2) https://byjus.com/jee/zeroth-law-of-thermodynamics/
السابق
معامل التمدد الحجمي
التالي
تحويل وحدات القياس Conversion of Units

23 تعليق

أضف تعليقا

  1. A VPS can also be the suitable answer for a lot of industry organizations. Kathye Town Salena

  2. Welcome to my website! codes and free ps plus codes. Cherrita Haroun Morganne

  3. For hottest information you have to pay a quick visit world-wide-web and on the web I found this site as a best web site for most recent updates. Marsiella Sigmund Raleigh

  4. Hello, its fastidious paragraph about media print, we all know media is a fantastic source of facts. Shandra Dru Pepper

  5. Every weekend i used to visit this web page, for the reason that i want enjoyment, as this this web site conations really nice funny information too. Bell Judah Jarlath

  6. Thanks. The back cover was going for a whole Loverboy vibe with black leather rather than red. Claretta Lamond Humbert

  7. Generally I do not learn article on blogs, but I would like to say that this write-up very compelled me to check out and do so! Your writing style has been surprised me. Thank you, quite nice article. Nona Abran Michi

  8. I have been surfing online more than 4 hours today, yet I never found any interesting article like yours. Laureen Jerrome Vasiliki

  9. you may have an ideal blog here! would you prefer to make some invite posts on my blog? Modestia Laurent Islaen

  10. Way cool! Some very valid points! I appreciate you penning this post and the rest of the website is also very good. Cariotta Elliot Ashford

  11. Thank you for the good writeup. It in fact was a amusement account it. Look advanced to more added agreeable from you! However, how can we communicate? Alane Irvine Azeria

  12. I always used to study article in news papers but now as I am a user of web thus from now I am using net for content, thanks to web.| Anett Corbin Coady

  13. An attention-grabbing dialogue is value comment. I think that you need to write extra on this topic, it might not be a taboo topic however typically people are not sufficient to speak on such topics. To the next. Cheers Petronille Johan Clance

  14. After I originally commented I seem to have clicked on the -Notify me when new comments are added- checkbox and from now on every time a comment is added I receive 4 emails with the exact same comment. There has to be a way you are able to remove me from that service? Kudos! Stevana Valentino Amanda

  15. Say, you got a nice article post. Thanks Again. Awesome. Carlita Salvador Derwood Deva Wernher Gupta

  16. Thank you for the sensible critique. Me and my neighbor were just preparing to do some research on this. We got a grab a book from our local library but I think I learned more from this post. I am very glad to see such wonderful information being shared freely out there. Katya Boniface Zulema

  17. It is a very good useful article I like to read such articles Tonye Mar Deerdre

  18. wonderful points altogether, you just received a emblem new reader. What might you recommend in regards to your submit that you simply made some days ago? Any sure? Jada Davey Nataniel

  19. After exploring a handful of the articles on your site, I truly like your technique of blogging. I bookmarked it to my bookmark website list and will be checking back in the near future. Please visit my website too and let me know how you feel. Robin Tobias Ivers

  20. Plz add pogo discovery z cinema divya chenal & cartun network star sports 3 b4u music plz add this chenal on did plateform Caryn Wye Prescott

  21. Someone essentially lend a hand to make significantly articles I might state. That is the first time I frequented your website page and up to now? I amazed with the analysis you made to create this particular submit extraordinary. Wonderful job! Margy Geordie Filip

  22. Greetings! I’ve been following your weblog for a long time now and finally got the
    bravery to go ahead and give you a shout out from Porter Tx!
    Just wanted to mention keep up the great job!

  23. Hey, thanks for the article. Thanks Again. Keep writing. Morgen Ludwig Haswell

اترك تعليقاً