Yola Othman
- هل سمعت بعلم الترموديناميك؟
- ماهي الجملة المادية؟
- ما تعريف الجملة الترموديناميكية؟
سنتعرف في هذا المقال على التعاريف والمبادئ الرئيسية لعلم الترموديناميك.
تعريف علم الترموديناميك
هو العلم الذي يدرس التبادلات الطاقية التي ترافق التفاعلات الكيميائية دون الاهتمام بالزمن الذي يستغرقه التفاعل وإنما يدرس إمكانية حدوثه.
الجملة الترموديناميكية
هي جسم مادي أو مجموعة أجسام مادية مفصولة عن الوسط الخارجي بسطوح فصل حقيقية أو تخيلية تدعى حدود الجملة، للجملة الترموديناميكية عدة أنواع أهمها:
الجملة المعزولة
وهي الجملة التي لاتتبادل المادة والطاقة مع الوسط الخارجي أي مع كل شيء يقع خارج حدود الجملة.
الجملة المغلقة
وهي الجملة التي تتبادل الطاقة فقط مع الوسط الخارجي ولاتتبادل المادة.
الجملة المفتوحة
وهي الجملة التي تتبادل المادة والطاقة مع الوسط الخارجي.
متحولات الحالة
يمكن تحديد الجملة بواسطة المتحولات الترموديناميكية أي الضغط والحجم ودرجة الحرارة وكمية المادة، وهي مقادير تميز الجملة عن غيرها من الجمل وترتبط هذه المتحولات مع بعضها بعلاقة رياضية تدعى معادلة الحالة.
أنواع التحولات
التحول العكوس
وهو تحول لامتناه في البطء يمكن للجملة في أي نقطة منه العودة في الاتجاه المعاكس معيدةً وبدقة تامة الشروط نفسها التي كانت قد مرّت في التحول الأصلي المباشر.
التحول اللاعكوس
هو تحول سريع غير قابل للعكس وتتصف جميع التحولات الطبيعية بأنها لاعكوسة.
الدورة المغلقة
هو تحول تعود فيه الجملة إلى نقطة البدء بعد أن تكون قد مرّت بعدة مراحل.
مبادئ علم الترموديناميك
المبدأ صفر
وهو مبدأ التوازن الحراري ينص على أن الجملتان المتوازنتان حرارياً مع جملة ثالثة متوازنتان حرارياً فيما بينهما.
المبدأ الأول
يمكن للطاقة أن تتحول من شكل لآخر ولكنها لايمكن أن تفنى أو تنشأ من العدم وتكون الطاقة الكليّة لجملة معزولة ثابتة دائماً مهما كانت التحولات الحاصلة ويعبر عن نص المبدأ الأول بأنّ طاقة الجملة المعزولة هي طاقة ثابتة.
المبدأ الثاني
يهتم المبدأ الثاني في الترموديناميك بمسألة تحويل العمل إلى حرارة والعكس ويبين أنّ جميع التحولات التي تحدث في الطبيعة تلقائياً دون تدخل عامل خارجي هي تحولات غير عكوسة.
ويعرّف التحول التلقائي بأنّه التحول الذي يحدث بطريقة تجعل من غير الممكن في نهاية التحول إرجاع الجملة إلى الحالة الأولية دون إحداث أيّ تغيير في أي جزء من العالم المحيط بالجملة.
الحالة المعيارية
الحالة المعيارية لمادة ما هي الحالة التي توجد فيها هذه المادة بشكلها المستقر عند درجة حرارة معينة وضغط جوي واحد.
مثلاً نجد الأكسجين على شكل غاز عند الدرجة ٢٥ درجة مئوية والضغط واحد جو.
الانتالبية
هي تابع يعبر عن كمية الحرارة المتبادلة تحت ضغط ثابت.
انتالبية التكوّن المعيارية
انتالبية التكوّن هي التغير في الانتالبية عند تكوّن مول واحد من هذا المركب بدءاً من عناصره المأخوذة في الحالة المعيارية وتتوقف انتالبية التكوّن المعيارية لمركب على حالته الفيزيائية.
انتالبية التفكك المعيارية
إنّ انتالبية تفكك مركب ما تساوي بالقيمة المطلقة انتالبية تكوّنه وتخالفها بالإشارة وذلك استناداً إلى المبدأ الأول في الترموديناميك.
قانون العالم هس
وينص قانون هس على أنً الحرارة المتبادلة المرافقة لتفاعل كيميائي تحافظ دائماً على قيمتها سواءً جرى التفاعل على مرحلة واحدة أو على مراحل.
طاقة الرابطة
هي الطاقة اللازمة لتفكيك مول واحد من المادة في حالتها الغازية وبالتالي طاقة الرابطة هي الطاقة الممتصة عند التفكك التام لمول من المادة إلى ذرات حرّة في الحالة الغازية.
عند تفكيك رابطة بين ذرتين يجب تقديم طاقة إلى الجزيء ونعدّها طاقة موجبة وعند تكوّن رابطة تنطلق طاقة ونعدها طاقة سالبة وتكون طاقة التفكك مساويةً لطاقة التكوّن بالقيمة المطلقة.
