630 likes | 1.98k Views
. وما أوتيتم من العلم إلا قليلاً . جامـعة أم القـرى الكلية الجامعية بمكة المكرمة قسـم الفـيزياء. Umm Al- Qura University University College at Makkah Almokrma Physics Department. محاضرات ديناميكا حرارية 482 فيز . . . القانون الأول للديناميكا الحرارية.
E N D
وما أوتيتم من العلم إلا قليلاً جامـعة أم القـرى الكلية الجامعية بمكة المكرمة قسـم الفـيزياء Umm Al-Qura University University College at MakkahAlmokrma Physics Department محاضرات ديناميكا حرارية 482 فيز
القانون الأول للديناميكا الحرارية الطاقة الداخلية :U هى مجموع الطاقات التى تمتلكها مادة التشغيل ولا يمكن التحكم فيها و من أمثلتها: 1- طاقة الحركة بأنواعها ( دورانية – اهتزازية – خطية ) 2- الطاقة الكهربية بين الالكترونات و النواة 3- طاقة الروابط داخل الجزئ (أيونية و تساهمية) 4- طاقة الكامنة للتحول ( تبخير - تكثيف- انصهار - تسامى - تجميد) المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
الطاقة الداخلية U للغاز المثالى: فى حالة الغاز المثالى لا توجد قوى تجاذب بين الجزيئات و تصادماتها تامة المرونة و عندما يكون الغاز فى حالة اتزان كيميائى ( لا يوجد أى تحول أو تغيير في تركيب الجزئ ) فأن طاقته الداخلية هى نوع واحد فقط من الطاقة وهى طاقة الحركة يمكن حساب طاقة الحركة لكل جزئ من قانون تساوى توزيع الطاقة : حيث n هو عدد درجات الحرية للجزئ المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
من ذلك تكون الطاقة الداخلية لمول واحد من الغاز : حيث R = NAk الطاقة الداخلية لمول واحد من الغاز آحادى الذرة : الطاقة الداخلية لمول واحد من الغاز ثنائى الذرة : المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
القانون الأول للديناميكا الحرارية: من قانون بقاء الطاقة يجب أن يظل مجموع التغيرات في الطاقة الكلية صفراً أى أنه اذا كان هناك زيادة في نوع معين من الطاقة يجب أن يقابله نقصان في مجموع الطاقات الأخرى مساوياً له خلال دراستنا في هذا المقرر سنهتم بثلاثة أنواع من الطاقة : التغير فى كميةالحرارة qو الشغلwو التغير فى الطاقةالداخليةU لذا ستكون الصورة التفاضلية للقانون الأول : و الصورة الحسابية للقانون الأول : المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
للقانون الأول للديناميكا الحرارية نصوص متعددة منها : 1-التغير فى كمية حرارة فى نظام ما تكون حاصل التغير في الطاقة الداخلية و الشغل المبذول 2- الطاقة لا تفنى و لا تستحدث من العدم و لكن تتحول من صورة الى أخرى 3- من المستحيل وجود آلة تنتج شغل من العدم 4- الطاقة الكلية لنظام معزول دائما ثابتة المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
العمليات العملية هى إجراء تحت شرط ما يتم من خلاله تحويل للطاقة و انتقال النظام من حالة إلى حالة أخرى من أنواع العمليات على النظام : عملية العملية الايزوكروكية: تتم تحت شرط ثبوت الحجم العملية الايزوبارية: تتم تحت شرط ثبوت الضغط العملية الايزوثرمال: تتم تحت شرط ثبوت درجة الحرارة العملية الاديابتيكية( المكظومة): تتم تحت شرط ثبوت كمية الحرارة المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
العملية الايزوكروكية: شرط العملية هو ثبات الحجم V = const مثال : تسخين أسطوانة ذات مكبس ثابت نلاحظ أن الطاقة الحرارية المكتسبة تؤدى الى زيادة في الضغط و أن الحجم يظل ثابت لا يتغير P المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
منحنى P-V : P الضغط من المفيد تمثيل العمليات بيانياً على منحنىP-V لدراسة و تتبع سلوكها P2,V2 P2 P1,V1 V=const P1 العملية الايزوكروكية V الحجم V1 =V2 المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
القوانين الرياضية: شرط العملية V = const أى أن dV=0 من المعلوم أن الشغل المبذول : لا يوجد شغل مبذول من القانون الأول للديناميكا الحرارية: التغير في كمية الحرارة لواحد مول: التغير في الطاقة الداخلية: حيث cvالحرارة النوعية عند ثبوت الحجم المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
قيمة cV للغاز المثالى: مما سبق الطاقة الداخلية دالة في درجة الحرارة: الحرارة النوعية عند ثبوت الحجم لغاز آحادى الذرة : الحرارة النوعية عند ثبوت الحجم لغاز ثنائى الذرة : المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
العملية الايزوبارية: شرط العملية هو ثبات الضغط P = const مثال : تسخين أسطوانة ذات مكبس عديم الاحتكاك نلاحظ أن الطاقة الحرارية المكتسبة تؤدى الى زيادة فى الحجم و أن الضغط يظل ثابت لا يتغير المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
منحنى P-V : P الضغط P=const P1,V1 P2,V2 P2 = P1 العملية الايزوبارية V الحجم V1 V2 المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
القوانين الرياضية: شرط العملية P = const الشغل المبذول : ] من القانون العام للغازات : ] التغير في كمية الحرارة لواحد مول عند ثبوت الضغط : المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
منحنى P-V : P الضغط P=const P1,V1 P2,V2 P2 = P1 الشغل المبذول w V الحجم V1 V2 المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
من القانون الأول للديناميكا الحرارية: في العملية الايزوبارية: حيث H المحتوى الحرارى ( الانثالبى): التغير في كمية الحرارة لواحد مول: التغير في المحتوى الحرارى ( الانثالبى) : حيث cPالحرارة النوعية عند ثبوت الضغط المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
العلاقة بين الحرارتين النوعيتين cvو cP من القانون الأول للديناميكا الحرارية: (I) التغير في الطاقة الداخلية: (II) (III) فى العملية الايزوبارية: بتفاضل القانون العام للغازات عند ثبوت الضغط: (IV) بالتعويض من (IV) & (III) & (II)فى (I) : + (V) + المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
قيمة cP للغاز المثالى: النسبة بين الحرارتين النوعيتين : المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى
أمثلة المحاضرة الرابعةإعداد/ د. أيمن حمزاوى