کاوش موضوع ترمودینامیک

ترمودینامیک (به فرانسوی: Thermodynamique) یا دماپویایی شاخه‌ای از علوم طبیعی است که به بحث دربارۀ گرما و نسبت آن با انرژی و کار می‌پردازد. ترمودینامیک متغیرهای ماکروسکوپیک (همانند دما، انرژی درونی، آنتروپی و فشار) را برای توصیف حالت مواد تعریف می‌کند و چگونگی ارتباط آن‌ها و قوانین حاکم بر آن‌ها را بیان می‌نماید. ترمودینامیک رفتار میانگینی از شمار زیادی از ذرات میکروسکوپیک را بیان می‌کند. قوانین حاکم بر ترمودینامیک را از طریق مکانیک آماری نیز می‌توان به‌دست‌آورد و تحلیل کرد. به جنبش یک یا چند مولکول «ترمودینامیک» می‌گویند، پدر چهار قانون گفته می‌شود صفرم، یکم، دوم و سوم قانون صفرم این است که اگر سامانۀ نخست با سامانۀ سوم و سامانۀ دوم هم با سامانۀ سوم در تعادل است پس سامانۀ نخست و سامانۀ دوم با یکدیگر در تعادل اند. ترمودینامیک موضوع بخش گسترده‌ای از علم و مهندسی است - همانند: موتور، گذار فاز، واکنش‌های شیمیایی، پدیده‌های انتقال و حتی سیاه چاله‌ها-. محاسبات ترمودینامیکی برای زمینه‌های فیزیک، شیمی، مهندسی نفت، مهندسی شیمی، مهندسی هوافضا، مهندسی مکانیک، زیست‌شناسی یاخته، مهندسی پزشکی، دانش مواد و همچنین اقتصاد نیاز است. بیشتر بحث‌های تجربی ترمودینامیک در چهار قانون بنیادی آن بیان گردیده‌اند: قانون صفرم، یکم، دوم و سوم ترمودینامیک. قانون یکم وجود خاصیتی از سامانۀ ترمودینامیکی به نام انرژی درونی را بیان می‌کند. این انرژی از انرژی جنبشی که ناشی از جنبش کلی سامانه و نیز از انرژی پتانسیل که سامانه نسبت به محیط پیرامونش دارد، متمایز است. قانون یکم همچنین دو شیوهٔ انتقال انرژی یک سامانه بسته را بیان می‌کند: انجام کار یا انتقال گرما. قانون دوم به دو خاصیت سامانه، دما و آنتروپی، مربوط است. آنتروپی محدودیت‌ها - ناشی از برگشت‌ناپذیری سامانه - بر میزان کار ترمودینامیکی قابل تحویل به یک سامانۀ بیرونی طی یک فرایند ترمودینامیکی را بیان می‌کند. دما، خاصیتی که با قانون صفرم ترمودینامیک تا حدودی تبیین می‌گردد، نشان‌دهندهٔ جهت انتقال انرژی گرمایی میان دو سامانه در نزدیکی یکدیگر است. این خاصیت همچنین به صورت کیفی با واژه‌های داغ یا سرد بیان می‌گردد. از دیدگاه تاریخی ترمودینامیک با آرزوی افزایش بازده موتورهای بخار گسترش یافت. به خصوص به سبب کوشش‌های فیزیکدان فرانسوی، نیکولا لئونارد سعدی کارنو که باور داشت افزایش بازده موتورهای بخار می‌تواند رمز پیروزی فرانسه در نبردها ناپلئون باشد. فیزیکدان انگلیسی، لرد کلوین، نخستین کسی بود که در سال ۱۸۵۴ تعریفی کوتاه برای ترمودینامیک ارائه داد: «ترمودینامیک مبحثی است که ارتباط گرما با نیروهای عامل بر قطعاتِ به هم‌پیوسته‌ای که پیکر سامانه‌ها را تشکیل می‌دهند، و همچنین رابطه میان گرما با عامل الکتریسیته را بیان می‌کند.» در ابتدا ترمودینامیک ماشین‌های بخار بیشتر دربارۀ ویژگی‌های گرمایی مواد مورد کاربرد- بخار آب - بود. بعدها این مبحث به فرایندهای انتقال انرژی در واکنش‌های شیمیایی پیوند خورد. ترمودینامیک شیمیایی اثر آنتروپی بر فرایندهای شیمیایی را مورد بحث قرار می‌دهد. همچنین ترمودینامیک آماری (یا مکانیک آماری) با پیش‌بینی‌های آماری از رفتار ذرات سامانه، ترمودینامیک ماکروسکوپیک را توجیه می‌نماید.... بیشتر در ویکی پدیا