العملية الصفرية للانتقال الحراري

ان العملية التي تتغير فيها الحالة الديناميكية الحرارية للنظام بدون تبادل حراري بين النظام والوسط المحيط، وتعرف بالعملية الأدياباتية. فمثلاً، إن عزل النظام عزلاً حرارياً جيدا عن الوسط المحيط يمكن عادة اهمال أي تبادل حراري بينما، وبذلك تكون جميع العمليات التي تحدث داخل النظام عمليات أدياباتية. ذلك إذا أجريت العملية بسرعة فائقة ( كالانضغاط الفجائي السريع لغاز مثلاً)، فإن كمية الحرارة التي تنتقل من أو إلى النظام خلال تلك الفترة الزمنية القصيرة تكون صغيرة جداً بحيث يمكن إهمالها. وعليه فإن ذلك العملية تكون أدياباتية أيضاً.

بناء على ذلك يمكننا أن نفترض أن Q = 0 في العمليات الأدياباتية، وفي هذه الحالة يأخذ القانون الأول  Q = ΔU + Wالصورة :

                  -W  ΔU = ( للعمليات الأدياباتية)

هذه العلاقة تبين لنا أنه إذا بذل النظام شغلاً أدياباتياً لابد أن تقل طاقته الداخلية، وذلك لأن الشغل يبذل عندئذ على حساب الطاقة الداخلية. أما إذا كان الشغل الأدياباتي مبذولاً على النظام فإن الطاقة الداخلية تزداد في هذه الحالة.

في حالة الغاز المثالي لا توصف العملية الأدياباتية بدلالة القانون PV = nRT وحده لأن متغيرات الحالة الثلاثة (P, V, T) تتغير جميعها أثناء العملية. ومن ثم تلزمنا معادلة أخرى بين نفس هذه المتغيرات  في حالة العمليات الأدياباتية. ويمكن استنتاج هذه المعادلة بملاحظة أن الشغل المبذول على الغاز يستغل بأكمله في زيادة الطاقة الداخلية . وهذه الزيادة في الطاقة الداخلية تسبب يدورها تغير درجة حرارة الغاز. ولكن نفس هذا التغير في درجة الحرارة يمكن أن يتحقق بإضافة الطاقة إلى النظام. ومن ثم فإنه من الممكن إيجاد علاقة بين كمية الحرارة والتغير في درجة الحرارة والشغل حتى في حالة العملية الأدياباتية. وفي حالة الغاز المثالي سوف يؤدي بنا هذا الأسلوب في التفكير إلى النتيجة الآتية:

إذا تغيرت حالة غاز مثالي بعملية أدياباتية من P₁, V₁, T₁ الى P₂, V₂, T₂ فإن:

حيث /C_V  = C_Pγ للغاز .

ج . بوش . فريديك و أ . جيرد . دافيد. اساسيات الفيزياء.

مواضيع ذات صلة

الديناميكا الحرارية الجزيئية

توزيع بولتزمان

العلاقات بين الخواص

القانون الثالث للديناميكا الحرارية

الطاقة الحرة

القانون الثاني للديناميكا الحرارية

القانون الأول للديناميكا الحرارية

Order and entropy

Irreversibility

The Clausius-Clapeyron equation

Internal energy

Entropy