تسجيل الدخول

تسجيل

مقاربة للديناميكا الحرارية

المؤلف:  ماسود شيشبان و هيجو بيريز روجاس و أنكأ تورينو

المصدر:  مفاهيم أساسية في الفيزياء من الكون حتى الكواركات

الجزء والصفحة:  ص87

2026-03-25

367

دعنا نرى بعض التعريفات المفيدة في أي نظام يمكننا تعريف البارامترات للأشياء التي ترى بالعين المجردة والتي يتصف بها هذا النظام، مثل الضغط، والكثافة، والحجم. إلخ. وتلك التي يتم تحديدها بمواقع الأجسام خارج النظام تسمى البارامترات الخارجية. ويتضمن ذلك الحجم، أو المجالات المغناطيسية، أو الكهربائية، أو الجاذبة الناتجة عن مصادر خارجية. وتلك التي تعتمد على التوزيع المكاني أو حركة الجسيمات التي يتكون منها النظام يطلق عليها البارامترات الداخلية. وتتضمن الكثافة، الضغط، والمغناطيسية إلخ.

وتحدد مجموعة بارامترات الأشياء التي ترى بالعين المجردة المستقلة حالة النظام، والكميات المستقلة عن التاريخ الماضي للنظام، يتم  عن التاريخ الماضي للنظام، يتم تحديدها بحالة النظام في لحظة ما ويطلق عليها بارامترات الحالة. لو كانت بارامترات الحالة ثابتة مع الزمن ولم يكن هناك تيارات مستقرة من أي نوع نتيجة لفعل المصادر الخارجية، عندئذ يقال إن النظام في حالة توازن ديناميكي حراري. ويتم تعريف بارامترات الديناميكا الحرارية بأنها تلك التي تصف نظامًا في توازن ديناميكي حراري.

لو كانت بارامترات الديناميكا الحرارية مستقلة عن الكتلة أو عـدد الجسيمات، يطلق عليها بارامترات ضمنية (مثلاً، الضغط، درجة الحرارة. إلخ)، وتلك التي تتناسب مع الكتلة وعدد الجسيمات يطلق عليها بارامترات جمعية أو شاملة (مثلاً، الحجم، الطاقة، الأنتروبيا.. إلخ).

يقال عن النظام أنه معزول إذا كان لا يتبادل طاقة أو مادة مع الأجسام الخارجية. لذلك يتم عادة افتراض مبدأ يقول بأنه بمرور الزمن، يصل النظام المعزول إلى حالة توازن ديناميكي حراري ولا يمكن أن يتحول أبدا عن هذه الحالة بشكل تلقائي (لا يعتبر هذا المبدأ صحيح بالنسبة للكون في مجمله).

المبدأ الآخر الذي يسمى أحيانًا بالمبدأ الصفري)، يثبت وجود درجة الحرارة كبارامتر يصف حالة توازن ديناميكي حراري لنظام ما، لأن درجة الحرارة هي نفسها لكل نظمه الثانوية. افترض وجود جسمين A وB في توازن ديناميكي حراري تم وضعهما في تماس خراري (يمكنهما تبادل الطاقة بدون تغير في البارامترات الخارجية). عندئذ يكون هناك احتمالان إما أن يظلاً في حالتيهما بدون تغير في حالتهما الدينامكية الحرارية، أو يحدث بعض التغيير في حالتي اتزانهما، مما يؤدي في النهاية إلى حالة جديدة من التوازن. يقال حينئذ أن درجة الحرارة كانت هي نفسها بين الجسمين في الحالة الأولى، وأنها كانت مختلفة في الثانية. ويضاف إلى ذلك بالتعدي، أنه لو كان هناك نظامان في حالة توازن حراري مع نظام ثالث، عندئذ يكونان في توازن حراري مع بعضهما البعض.