12 أمثلة على الأنظمة الديناميكية الحرارية - علم - 2026

و النظم الحرارية هي موضع دراسة للديناميكا الحرارية. يمكن تعريف النظام على أنه كمية معينة من المادة ، أو منطقة في الفضاء حيث يتركز الاهتمام على تحليل مشكلة ما.

من ناحية أخرى ، صاغ الفيزيائي وعالم الرياضيات البريطاني طومسون مصطلح الديناميكا الحرارية ، الذي جمع الجذور اليونانية للحرارة (Θέρμη: ثيرمو) والقوة أو القوة (δύναμις: ديناميس).

الديناميكا الحرارية هي فرع الفيزياء المسؤول عن دراسة الحرارة وقدرتها على إنتاج الطاقة ، والخصائص المتعلقة بكلا الجانبين.

أنواع الأنظمة الديناميكية الحرارية

في المقام الأول ، بعض المفاهيم الأساسية المتعلقة بالأنظمة الديناميكية الحرارية هي البيئة وحدود النظام والكون.

البيئة هي كل شيء خارج عن النظام ، ويحدها هو الواجهة التي تفصلها عن البيئة. أخيرًا ، الكون هو مزيج من هذين العنصرين.

يمكن أن يكون النظام الديناميكي الحراري أي كمية من مادة أو عينة أو آلة منفصلة عن بيئتها بطريقة محددة جيدًا.

يمكن أن يكون هذا الفصل حقيقيًا أو متخيلًا. يجب أيضًا مراعاة أنه لا الهندسة ولا التركيب الكيميائي ولا الحالة الفيزيائية للأنظمة الديناميكية الحرارية محددة مسبقًا ، وبالتالي يمكن تغيير أي منها.

من ناحية أخرى ، هناك ثلاثة أنواع من الأنظمة الديناميكية الحرارية: مغلقة ، مفتوحة ومعزولة. في الأنظمة المغلقة ، يمكن نقل الطاقة بين النظام ومحيطه ، ولكن ليس الكتلة.

إذا كان بالإمكان نقل كليهما ، فهو نظام مفتوح. من ناحية أخرى ، إذا لم يكن هناك نوع من التفاعل مع البيئة ، يتم عزل النظام.

15 أمثلة ملموسة للأنظمة الديناميكية الحرارية

أنظمة مغلقة

في حالات الأنظمة الديناميكية الحرارية المغلقة ، لا تعبر المادة حدود النظام. ومع ذلك ، يمكن للطاقة عبوره ، ولكن في شكل حرارة أو عمل. توضح الأنظمة التالية هذا النوع:

- مكابس هوائية محكمة الغلق

- مبرد في نظام تبريد

-المسعر

- كوكب الأرض (يحصل على الطاقة من الشمس ، لكنه عمليًا لا يتبادل المادة مع الخارج).

-وعاء الضغط (إذا كان النظام مغلقًا تمامًا ، فهناك خطر حدوث انفجار)

أنظمة مفتوحة

في هذا النوع من النظام ، هناك تبادل للطاقة مع البيئة ، ولا يوجد أي عائق أمام الكتلة أو المادة لتجاوز حدود النظام.

أيضا ، يتم العمل على النظام أو من خلاله. تتضمن بعض الأمثلة على الأنظمة الديناميكية الحرارية المفتوحة ما يلي:

- غلي الماء في قدر بدون غطاء (الحرارة والبخار ، وهو أمر مهم ، يتسرب إلى الهواء)

- التوربينات

- ضواغط

-المبادلات الحرارية

- جسم الانسان

أنظمة معزولة

النظام المعزول هو النظام الذي لا يتم فيه العمل في النظام أو من خلاله. لا يتم إزالة الحرارة أو إضافتها من النظام.

كما أن المادة لا تتدفق داخلها أو تخرج منها. عدد قليل جدًا من الأنظمة الديناميكية الحرارية معزولة تمامًا. ومن الأمثلة على ذلك:

- اسطوانة فولاذية محكمة الغلق تحتوي على نيتروجين سائل

- بدلة من النيوبرين

- اسطوانات الاوكسجين

- الكون المادي كله

- ترمس (لحفظ الأشياء باردة أو ساخنة)

المراجع

1. وو ، سي (2002). الديناميكا الحرارية الذكية القائمة على الحاسوب وتحليل الدورة. نيويورك: نوفا للنشر.
2. ناج ، PK (2013). الديناميكا الحرارية الهندسية. نيودلهي: تعليم ماكجرو هيل.
3. هان ، ف. (2017). دورة حديثة في الفيزياء الجامعية: البصريات ، الفيزياء الحرارية ، الفيزياء الحديثة. سنغافورة: شركة النشر العلمي العالمية.
4. Freiesleben Hansen، P. (2009). علم مواد البناء. لندن: Springer Science & Business Media.
5. رؤوف ، بس (2012). أصبحت الديناميكا الحرارية بسيطة لمهندسي الطاقة. جورجيا: مطبعة فيرمونت.