الفيزياء

القانونا الأول والثاني في الديناميكا الحرارية

2015 علوم القرن الـ21 الطاقة والمادة

براون بير

k

القانونا الأول والثاني في الديناميكا الحرارية الفيزياء

القانون الأول في الديناميكا الحرارية

بعد عام من تجربة جول لخص العالم الألماني رودولف كلوسيوس Rudolf Clausius نتائج تجربة جول على النحو التالي: يمكن تحويل الطاقة من أية صورة إلى أخرى، لكن لا يمكن أبداً خلق الطاقة أو إفنائها.

عُرف هذا النص فيما بعد بالقانون الأول في الديناميكا الحرارية. كما وصف القانون بأنه قانون حفظ (بقاء) الطاقة.

لكل آلة حرارية خزان حراري تحت درجة حرارة مرتفعة – في محرك الاحتراق الداخلي يتمثل الخزان في انفجار مزيج الهواء والوقود في الأسطوانات.

مع بذل الآلة شغلاً (المنتج الميكانيكي) تعبر بعض الحرارة إلى خزان حراري أقل في درجة حرارته -العادم في محرك الاحتراق الداخلي.

 

القانون الثاني في الديناميكا الحرارية

يمكن وضع القانون الثاني في الديناميكا الحرارية على شكل تعبير شائع التداول بالقول أن «الحرارة لا تسري إلى أعلى الهضبة»، أو بشكل أكثر دقة: تنتقل الحرارة بشكل تلقائي من الأجسام الساخنة إلى الباردة فقط.

ضع كوباً يحتوي قهوة ساخنة على صحن بارد وستجد أن الحرارة تنتقل من الكوب إلى الصحن إلى أن تتساوى درجة حرارة الاثنين.

من بين نتائج القانون الثاني عدم إمكانية تصميم آلة حرارية ذات كفاءة تبلغ 100%. لا يمكن للآلة الحرارية تحويل كل الحرارة إلى شغلٍ ميكانيكي إلا إذا كان الخزان البارد (البيئة المحيطة بالآلة) تحت درجة الصفر المطلق.

مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪التعديل الوراثي التخلّقي يصل إلى الحمض النووي الريبي
قلم: كين غاربر، في شيكاغو بولاية إلينوي
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل تنجح هيئة الخدمات الصحية في مشروع تتبع الاتصالات الذي تعده؟
جرّب الفرع الرقمي لهيئة الخدمات الصحية الوطنية اختصاراً: الفرع NHSX تطبيقا App سيخبرك ما إذا خالطت أي شخص ظهرت عليه أعراض كوفيد -19. ولكن ما هي التكلفة المترتبة على خصوصيتك جراء ذلك؟
إن أحد التحديات الكبيرة التي تطرحها مكافحة فيروس كوفيد-19 COVID-19 هو أنه معدٍ قبل ظهور أي أعراض على الأشخاص المصابين به. ويمكن أن يساعد تتبع الأشخاص الذين اختلطوا بالمصاب على الحد من انتشار الفيروس، من خلال معرفة عدد الأشخاص الذين ربما نقل إليهم المريض ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هذه الجينات لا تكذب
دم راذرفورد AdamRutherford@ عالم الوراثيات وكاتب ومذيع. يقدم مجلة BBC Radio 4 الأسبوعية الرائدة داخل العلم Inside Science، ويشارك في عرض الحالات الغريبة لراذرفورد وفراي Curious Cases Of Rutherford & Fry مع الدكتورة هانا فراي Hannah Fry. أجرت المقابلة مساعدة تحرير BBC Science Focus  إيمي باريت Amy Barrett.
ما الذي دفعك إلى كتابة هذا الكتاب؟ تلتقي في هذا الكتاب ثلاثة أمور مهمة في حياتي الشخصية والمهنية. الأول هو أنني اختصاصي بعلم ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪اللغز الذي هو أنت
. كريستيان جاريت Dr Christian Jarrett رسوم: فيكتور سوما Victor Soma
لقد دفعت التطوراتُ العلميةُ البشر إلى القمر وإلى أقصى أعماق المحيطات. فقد شطرنا الذرة وصممنا حواسيب يمكنها هزيمة بطل العالم Grandmaster في الشطرنج. ومع ذلك، لا يزال العلم غير قادر على شرح الجانب الأكثر جوهرية للوجود، ألا وهي تجربتنا الذاتية للوجود؛ أو وعينا Consciousness.
لم ينتج هذا من قصور في المحاولة. إذ إن هناك العديد من نظريات الوعي، لكن لا يجد أي منها قبولاً ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪يتزايد الأمل باستهداف الدماغ بالموجات فوق الصوتية
قلم:       كيلي سيرفيك
ترجمة:   IEEE بالعربية
كطريقة لرؤية ما في داخل الجسم أو للكشف عن ورم أو جنين، فإن الموجات فوق الصوتية Ultrasound مُجرّبة ودقيقة. ولكن علماء الأعصاب لديهم طموح جديد لهذه التكنولوجيا: معالجة الدماغ. وعند ترددات Frequencies أدنى من موجات السونار Sonogram، ولكنها لا تزال خارج نطاق السمع البشري، يمكن أن تخترق موجات فوق الصوتية الجمجمة وتعزّز نشاط الدماغ أو تكبحه. وإذا استطاع الباحثون إثبات أن الموجات فوق الصوتية ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪المكملات الغذائية... ضرورة صحية أم ترف عصري
. أمجد قاسم
يحرص كثير من الناس على تناول مجموعة من المكملات الغذائية التي تعرف باسم المضافات التغذوية Nutritive Additives مع وجباتهم الغذائية، من أجل التمتع بصحة جيدة والعيش طويلاً، وتحصين أجسادهم قبل مواجهة الأمراض المختلفة. وتسوق كثير من الشركات العالمية لفوائد هذه المكملات في حملات دعائية، فتحيطها بهالة سحرية وتكسبها بعض الصفات المبالغ فيها في كثير من الأحيان. فأين تكمن الحقيقة؟ وهل تناول المكملات الغذائية على اختلاف أنواعها أمر صحي ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪النظائر المشعة وفوائدها الطبية
لمهندس أمجد قاسم
ترتبط كلمة الإشعاعات لدى كثير من الناس بالأخطار والكوارث النووية، إلا أن الحقيقة تدحض بعض تلك المزاعم، فعلى الرغم من أخطار بعضها، فإن لكثير من تلك الإشعاعات دوراً مفيداً للإنسان، وقدمت خدمات جليلة على امتداد نحو قرن من الزمن. علماً أنه في كل لحظة تخترق أجسامنا آلاف الأنواع من الأشعة، ولم يعرف الإنسان ماهيتها حتى وقت قريب نسبياً، بعد أن تنبه عدد من الباحثين لها، وجرى الكشف عن أنواعها وهويتها وفوائدها وأضرارها.
الإشعاع ... (قراءة المقال)