دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

کتاب حل المسائل ترمودینامیک گسکل | زبان اصلی

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

                دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

 

فایل مورد نظردر قالب pdf  با حجم 2.3 مگابایت می باشد. دوستان گرامی و دانشجویان ارجمند و عزیز در صورت تمایل می توانید این فایل بسیار با ارزش را به صورت مستقیم از سایت بیست میشم تهیه بفرمائید.

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

 

ترمودینامیک 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم بیان میکند ترمودینامیک شاخه ای از فیزیک است که به روابط بین گرما و سایر اشکال انرژی می پردازد. به طور خاص، چگونگی تبدیل انرژی حرارتی به سایر اشکال انرژی و چگونگی تأثیر آن بر ماده را توضیح می دهد.

گرما انرژی است که می تواند از یک شکل به شکل دیگر تبدیل شود یا از یک شی به دیگری منتقل شود.

به عنوان مثال، مشعل اجاق گاز انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل کرده و آن انرژی را از طریق گلدان به آب منتقل می کند.

این باعث افزایش انرژی جنبشی مولکول های آب می شود و باعث می شود سریعتر و سریعتر حرکت کنند. در دمای معینی (نقطه جوش)، اتم ها انرژی کافی برای رهایی از پیوندهای مولکولی مایع و فرار به عنوان بخار بدست آورده اند.

انرژی حرارتی انرژی ای است که یک ماده یا سیستم به دلیل دمای آن، یعنی انرژی مولکول های متحرک یا لرزاننده دارد.

به گفته دیوید مک کی، استاد فیزیک در دانشگاه ایالتی جنوبی میسوری، ترمودینامیک شامل اندازه گیری این انرژی است که می تواند “بسیار پیچیده” باشد.”

سیستم هایی که ما در ترمودینامیک مطالعه می کنیم … از تعداد بسیار زیادی اتم یا مولکول در تعامل با روش های پیچیده تشکیل شده است.

اما اگر این سیستم ها معیارهای مناسبی را برآورده کنند، که ما به آن تعادل می گوییم، می توان آنها را با تعداد بسیار کمی از اندازه گیری توصیف کرد یا اعداد.

غالباً این به عنوان توده سیستم، فشار سیستم و حجم سیستم یا تعداد معادل اعداد معادل دیگر ایده آل می شود. سه عدد ۱۰۲۶ یا ۱۰۳۰ متغیرهای مستقل اسمی را توصیف می کنند. “

 

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

حرارت

پس ترمودینامیک به چندین ویژگی ماده مربوط می شود.

مهمتر از همه اینها گرما است. به گفته انرژی آموزش، گرما انرژی است که به دلیل اختلاف دما بین آنها، بین مواد یا سیستم ها منتقل می شود.

به عنوان نوعی انرژی، گرما حفظ می شود، یعنی نمی تواند ایجاد شود یا از بین برود. با این حال، می تواند از یک مکان به مکان دیگر منتقل شود. همچنین گرما را می توان به اشکال دیگر انرژی و از آن تبدیل کرد.

به عنوان مثال، یک توربین بخار می تواند گرما را به انرژی جنبشی تبدیل کند تا بتواند ژنراتوری را تولید کند که انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

یک لامپ می تواند این انرژی الکتریکی را به تابش الکترومغناطیسی (نور) تبدیل کند، که در صورت جذب یک سطح، دوباره به گرما تبدیل می شود.

 

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

درجه حرارت

انرژی، میزان گرمای منتقل شده توسط یک ماده به سرعت و تعداد اتم ها یا مولکولهای حرکتی بستگی دارد. هرچه اتم ها یا مولکول ها سریعتر حرکت کنند، درجه حرارت نیز بیشتر می شود و هر چه تعداد اتم یا مولکول در حرکت باشد، میزان انتقال حرارت بیشتر می شود.

طبق گفته دارایی میراث فرهنگ لغت آمریكا، دما “معیاری از میانگین انرژی جنبشی ذرات در نمونه ماده است كه با توجه به واحدها یا درجه های تعیین شده در مقیاس استاندارد بیان شده است.”

بیشترین میزان استفاده از مقیاس درجه حرارت سلسیوس است که بر اساس نقاط انجماد و جوش آب است و مقادیر مربوط به ۰ درجه سانتیگراد و ۱۰۰ درجه سانتیگراد را تعیین می کند. مقیاس فارنهایت نیز بر اساس نقاط انجماد و جوش آب است که تعیین کرده اند.

مقادیر ۳۲ F و ۲۱۲ F به ترتیب.

با این حال دانشمندان در سراسر جهان از مقیاس کلوین (K بدون علامت درجه) به نام ویلیام تامسون، بارون کلوین ۱ استفاده می کنند، زیرا در محاسبات کار می کند.

در این مقیاس از همان افزایشی مانند مقیاس سانتیگراد استفاده می شود، یعنی تغییر درجه حرارت ۱ C برابر با ۱ K است.

با این وجود، مقیاس کلوین از صفر مطلق شروع می شود، دمایی که در آن وجود کامل انرژی حرارتی و کلیه مولکولی است. حرکت متوقف می شود دمای ۰ K برابر با منهای ۴۵۹٫۶۷ فارنهایت یا منهای ۲۷۳٫۱۵ درجه سانتیگراد است.

 

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

گرمای خاص

براساس تحقیقات Wolfram Research، مقدار گرمای لازم برای افزایش دمای جرم معینی از ماده با مقدار معین، گرمای خاص یا ظرفیت خاص گرما نامیده می شود.

واحد معمولی برای این کار کالری در هر گرم در کلوین است. کالری به عنوان مقدار انرژی گرمای لازم برای بالا بردن دمای ۱ گرم آب در ۴ درجه سانتیگراد با ۱ درجه تعریف شده است.

گرمای خاص یک فلز تقریباً کاملاً به تعداد اتم موجود در نمونه بستگی دارد، نه جرم آن.

به عنوان مثال، یک کیلوگرم آلومینیوم می تواند در حدود هفت برابر گرما از یک کیلوگرم سرب جذب کند.

با این حال، اتم های سرب فقط نسبت به تعداد مساوی از اتم های آلومینیوم می توانند حدود ۸ درصد بیشتر گرما جذب کنند.

در نتیجه، مقدار معینی از آب می تواند تقریباً ۵ برابر بیشتر از جرم مساوی از آلومینیوم جذب کند. گرمای خاص گاز پیچیده تر است و بستگی به این دارد که آیا آن را با فشار ثابت یا حجم ثابت اندازه گیری می کند.

 

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

هدایت حرارتی

هدایت حرارتی (k) “نرخی است که در آن گرما از یک ماده مشخص عبور می کند، بیان شده به عنوان مقدار گرما که در هر واحد زمان از طریق واحد واحد جریان می یابد با یک گرادیان دما از یک درجه در فاصله از واحد”.

. واحد k برای وات (W) در هر متر (متر) در کلوین (K) است. مقادیر k برای فلزاتی مانند مس و نقره به ترتیب در ۴۰۱ و ۴۲۸ W / m · K به ترتیب زیاد است.

این خاصیت باعث می شود این مواد برای رادیاتورهای اتومبیل و باله های خنک کننده برای تراشه های رایانه مفید باشند زیرا می توانند گرما را به سرعت از بین برده و آن را با محیط تبادل کنند.

بالاترین مقدار k برای هر ماده طبیعی الماس در ۲۲۰۰ W / m · K است.

مواد دیگر مفید هستند زیرا آنها رسانای گرما بسیار ضعیفی هستند. این خاصیت به مقاومت حرارتی یا مقدار R گفته می شود که میزان انتقال گرما از طریق ماده را توصیف می کند.

 

 

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

قانون خنک کننده نیوتن

در سال ۱۷۰۱، سر آیزاك نیوتن برای اولین بار قانون خنك كردن خود را در مقاله ای کوتاه با عنوان “Scala diplomum Caloris” (“مقیاس درجه های گرما”) در معاملات فلسفی انجمن سلطنتی بیان كرد.

بیانیه قانون نیوتن از اصطلاحات اصلی لاتین ترجمه می کند، “بیش از حد درجه های گرما … وقتی هندسه در حال پیشرفت است، هندسی در حال پیشرفت هندسی بوده است.”

موسسه پلی تکنیک وورسستر نسخه مدرن تری از قانون ارائه می دهد زیرا “سرعت تغییر دما متناسب با اختلاف دمای جسم و دمای محیط اطراف است”.

این منجر به پوسیدگی نمایی در اختلاف دما می شود.

به عنوان مثال، اگر یک جسم گرم در یک حمام سرد قرار گیرد، در مدت زمان مشخصی، اختلاف درجه حرارت آنها به نصف کاهش می یابد.

سپس در همان طول مدت زمان، تفاوت باقی مانده دوباره به نصف کاهش می یابد. این نیمه تکراری اختلاف دما در فواصل زمانی مساوی ادامه خواهد داشت تا زمانی که اندازه گیری آن خیلی کوچک شود.

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

                         دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

انتقال گرما

گرما را می توان از یک بدن به بدن دیگر یا بین بدن و محیط با سه وسیله مختلف انتقال داد: انتقال ، همرفت و تابش.انتقال انرژی از طریق ماده جامد است.

هدایت بین بدن هنگامی که آنها در تماس مستقیم هستند اتفاق می افتد و مولکول ها انرژی خود را در رابط انتقال می دهند.

همرفت انتقال حرارت به یا از محیط سیال است.

مولکول های موجود در گاز یا مایع در تماس با بدن جامد، گرما را به آن یا از آن بدن منتقل یا جذب می کنند و سپس از آن دور می شوند و این امکان را فراهم می آورد که مولکول های دیگر به جای خود حرکت کرده و روند را تکرار کنند.

با افزایش سطح گرم شده یا سطح خنک کننده، مانند رادیاتور، و با مجبور کردن حرکت سیال بر روی سطح، مانند یک فن، می توان کارایی را بهبود بخشید.

تشعشع، انتشار انرژی الکترومغناطیسی (EM) به ویژه فوتونهای مادون قرمز است که انرژی گرما را به همراه دارند. مقدار ماده تابش EM را ساطع و جذب می کند، مقدار خالص آن مشخص می کند که آیا این باعث از دست رفتن یا افزایش گرما می شود.

 

 

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

چرخه کاروت

در سال ۱۸۲۴، نیکلاس لئونارد سادی کاروت الگویی را برای یک موتور گرما بر اساس آنچه به عنوان چرخه کاروت شناخته می شود، پیشنهاد کرد. چرخه از روابط بین فشار، حجم و درجه حرارت گازها و چگونگی تغییر انرژی و ایجاد کار در خارج از سیستم می تواند سوء استفاده کند.

فشرده سازی یک گاز دمای آن را افزایش می دهد تا گرمتر از محیط آن شود. سپس گرما با استفاده از مبدل حرارتی می تواند از گاز گرم خارج شود. سپس، اجازه گسترش آن باعث خنک شدن آن می شود.

این اصل اساسی پمپ های حرارتی است که برای گرمایش تهویه هوا و تبرید مورد استفاده قرار می گیرد.

در مقابل، گرم کردن یک فشار باعث افزایش فشار می شود و باعث گسترش آن می شود. از فشار انبساطی می توان برای هدایت پیستون استفاده کرد، بنابراین انرژی گرما را به انرژی جنبشی تبدیل می کند. این اصل اساسی موتورهای گرما است.

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

 

آنتروپی

تمام سیستم های ترمودینامیکی گرمای ضایعات را تولید می کنند.

این ضایعات منجر به افزایش آنتروپی می شود که برای یک سیستم بسته “اندازه گیری کمی از میزان انرژی حرارتی که برای انجام کار در دسترس نیست” است. آنتروپی در هر سیستم بسته همیشه افزایش می یابد.

هرگز کاهش نمی یابد علاوه بر این، قطعات متحرک به دلیل اصطکاک گرمای ضایعات ایجاد می کنند و گرمای تابشی به ناچار از سیستم نشت می کند.

این امر به اصطلاح ماشین های حرکت دائمی را غیرممکن می کند.

سیابال میترا ، استاد فیزیک در دانشگاه ایالتی میسوری ، توضیح می دهد: “شما نمی توانید موتور ۱۰۰٪ کارآمد بسازید ، این بدان معنی است که شما نمی توانید ماشین حرکتی دائمی بسازید. این را باور کنید و افرادی هستند که هنوز در تلاشند تا ماشین های حرکتی دائمی بسازند. “

آنتروپی همچنین به عنوان “معیاری از اختلال یا تصادفی در یک سیستم بسته” تعریف می شود که همچنین غیرقابل توصیف افزایش می یابد.

شما می توانید آب گرم و سرد را مخلوط کنید، اما به دلیل اینکه یک فنجان بزرگ آب گرم از دو فنجان کوچکتر حاوی آب گرم و سرد سرد است، هرگز نمی توانید بدون اضافه کردن انرژی به سیستم، آن را مجدداً از گرم و سرد جدا کنید.

به روش دیگر، شما نمی توانید یک تخم مرغ را جدا کنید و یا خامه را از قهوه خود جدا کنید. در حالی که به نظر می رسد برخی فرایندها کاملاً برگشت پذیر هستند، اما در عمل هیچ کدام از این موارد نیستند. بنابراین، آنتروپی پیکان زمان را در اختیار ما قرار می دهد: رو به جلو جهت افزایش آنتروپی است.

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

                   دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

چهار قانون ترمودینامیک

اصول اساسی ترمودینامیک در ابتدا در سه قانون بیان شد. بعداً مشخص شد كه قانون اساسی تر مورد غفلت واقع شده است، ظاهرا به دلیل آن چنان آشكار به نظر می رسید كه نیازی به بیان صریح آن نیست.

برای تشکیل یک مجموعه کامل از قوانین، دانشمندان تصمیم گرفتند این اساسی ترین قانون مورد نیاز را شامل شود. مشکل این بود که سه قانون اول قبلاً تأسیس شده بود و به واسطه اعداد مشخص شده آنها شناخته شده بود.

 

قانون چهارم ترمودینامیک را قانون صفرم نامگذاری کردند .

چارلز پرسی اسنو، دانشمند و نویسنده انگلیسی یک راه جالب برای یادآوردی آسان این سه قانون پیشنهاد کرده است.

او میگوید قوانین میتوانند به شکل زیر تفسیر شوند:1- شما نمی توانید برنده شوید(شما نمی توانید چیزی برای هیچی بدست آورید چون ماده و انرژی حفظ می شود) 2- شما حتی نمی توانید ببازید(شما نمی توانید به حالت مشابه قبلی خود برگردید چون آنتروپی-بی نظمی-همیشه در حال افزایش است) 3- شما نمی توانید از این بازی خارج شوید(چون حالت صفر مطلق هیچ گاه به دست نمی آید)

این قوانین واقعا چه مطلبی را بیان می کنند و چرا مهم هستند؟ به زبان ساده، این قانون ها نیاز های کار و حرارت را نشان می دهد.

قوانین ترمودینامیک در قرن 19 به وجود آمد و همراه انقلاب صنعتی تکامل پیدا کرد. قبلا فیزیکدانان به اندازه ی تغییرات شیمیایی که همراه کار حقیقی بود درگیر مطالعه جریان همرفتی گرما شده بودند.

آنها به دنبال بیشترین منفعت و بالاترین بازده بودند. یعنی میخواستند ماشین دائمی حرکتی بسازند که با حرکت بی نهایت خود گرما تولید کند، متاسفانه این ایده با شکست مواجه شد. به طور کلی آنها توانستند نشان دهند ساختن چنین ماشینی غیرممکن است.

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

 

قانون اول

به صورت کلی می گوید انرژی و ماده به وجود نمی آیند و از بین نمی روند تنها شکلشان از جامد، مایع، گاز و پلاسما تغییر می کند و ورودی هر ماشینی با خروجی آن برابر است.

به عبارتی دیگر تغییر انرژی درونی سیستم ِ بسته، برابر دمای اضافه شده منهای کار خالصی است که ماشین انجام می دهد چون سیستم در دنیای واقعی کار می کند،

همیشه مقداری انرژی به محیط بیرون منتقل می شود (اتلاف انرژی) اینگونه هدایت بی کفایتی و قانون دوم که برای پنهان کردن عیب قانون اول به وجود آمد.

قانون دوم ترمودینامیک برای پنهان کردن عیب قانون اول به وجود آمد.

 

 

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

قانون دوم 

ضرورتا بیان می کند که نمی توان فرآیندی را بدست آورد که در آن، اثر منحصربفرد در واقع کسر یک حرارت مثبت از یک منبع و تولید یک کار ِ مثبت باشد. انرژی، بی نظمی(آنتروپی) به دنبال دارد و از منبع خود حرکت می کند.

در این حالت انرژی یا دما از جسم سردتر به جسم گرم تر نمیرود. شما نمی توانید بدون افزودن انرژی به سیستم جریان متداوم دما را ایجاد کنید.

برای ماشین، شما باید انرژی وارد کنید تا کار بیشتری انجام شود و نسبت دما به کار هیچ وقت 1 نمی شود، چون اتلاف انرژی وجود دارد. کیهان هم همین طور است و در طول زمان بی نظمی آن زیاد میشود. اما چگونه؟

انرژی قابل استفاده برای باروری، رشد و ترمیم استفاده می شود.

در این دوره انرژی قابل استفاده به انرژی غیرقابل مصرف تبدیل می شود.

در واقع آنتروپی برای اندازه گیری انرژی غیر قابل استفاده در یک سیستم ِ بسته استفاده می شود.

هنگامی که در یک بازه زمانی این انرژی زیاد و انرژی قابل مصرف کم می شود، بی نظمی زیاد می شود. میتوان نتیجه گرفت که جهان هستی در نقطه ی آغاز آنتروپی صفر داشته است، اما چگونه آنتروپی شروع به کم شدن کرد؟

 

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

 

قانون سوم 

این مورد را بیشتر توضیح می دهد. طبق این قانون همه ی اتفاقات در دمای صفر مطلق(منفی 273 سانتی گراد) متوقف می شوند.

در این دما جنبش مولکول ها و انرژی جنبشی متوقف می شود. در واقع دیگر هیچ انرژی وجود نخواهد داشت! با قانون اول، می دانیم که ماده/انرژی نه ساخته و نه نابود می شود.

می تواند شکل خود را تغییر دهد، مثلأ از جامد به مایع، گاز یا پلاسما تبدیل شود و دوباره به حالت قبل بازگردد، اما مقدار ماده/انرژی در سیستم (کیهان) ثابت باقی می ماند.

قانون دوم بیان می کند در حالیکه مقدار ماده/انرژی یکسان باقی می ماند، کیفیت آن در طول زمان کاهش پیدا می کند. این اتفاق چگونه رخ می دهد؟

انرژیِ قابل استفاده برای باروری، رشد و تعمیر بکار می رود.

در این فرآیند، انرژیِ قابل استفاده به انرژیِ غیرقابل استفاده تبدیل می شود و در نتیجه انرژی قابل استفاده به شکل ِ انرژیِ غیرقابل استفاده از دست می رود (گم می شود). آنتروپی به عنوان مقیاسی از انرژیِ غیر قابل استفاده در یک سیستم بسته بکار می رود.

با افزایش آنتروپی و کاهش انرژیِ قابل استفاده به میزان مساوی (قانون اول)، تصادفی بودن افزایش می یابد. همانطور که قبلأ گفته شد، انرژی اصولأ به شکل یک انرژی غیرقابل استفاده از منبع خود عقب نشینی می کند.

 

طبق قانون سوم ترمودینامیک همه ی اتفاقات در دمای صفر مطلق متوقف می شوند

به عنوان یک مثال بسیار ساده، آتش را در نظر بگیرید. وقتی چوب (ماده) را به آن اضافه می کند، حرارت (که سپس به طرف محیط پیرامون حرکت می کند)، دود و بخار آب ایجاد می شود که دوباره به طرف محیط پیرامون فرار می کنند و در نهایت خاکستر ایجاد می شود که آخرین حرارتِ باقیمانده ی خود را به محیط پیرامون منتقل می کند. شما با سرما و خاکستر مرده تنها می مانید که یک شکل تصادفی به خود گرفته که ظاهرأ هیچ ارتباطی با شکل چوبی قبلش ندارد.

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

قانون صفرم

ترمودینامیک پایه ای تر از 3 قانون قبلی است و بعد از آنها کشف شد.

به طور ساده میگوید اگر سیستم 1 و 2 در حال تعادل گرمایی با سیستم 3 باشند، میتوان فهمید که سیستم 1 و 2 خود نیز در تعادل گرمایی اند. به

عنوان مثالی دیگر برای شرایط فیزیکی، جان هم وزن بیل است. سم نیز هم وزن بیل است؛ بنابراین، جان و سم هم وزن هستند.

در حالیکه قانون صفرم سیستم های بسیار پیچیده تری را توصیف می کند، ضروریات یکسان هستند.

از میان این قوانین ترمودینامیک، قانون دوم قدرتمندترین قانون است و بیشترین دلالت ها را دارد، این قانون حتی در فرهنگ معروف نیز حضور دارد. هومر سیمپسون یکبار گفت:«در این خانه، ما از قانون دوم ترمودینامیک پیروی می کنیم».

جدأ، قانون دوم اساسأ بیان می کند که کیهان انرژیِ قابل استفاده ی خود را به طور ثابت از دست می دهد و هرگز آن را بدست نمی آورد.

همچنین می دانیم که کیهان به طور ثابت در حال انبساط است، همانطور که قانون دوم ترمودینامیک یعنی قانون ِ آنتروپی پیش بینی کرده؛ می توانیم نتیجه بگیریم که کیهان محدود است. همچنین می توانیم نتیجه بگیریم که کیهان یک شروع خاص دارد:لحظه ی «آنتروپی صفر» !

 

 

دانلود حل المسائل ترمودینامیک گسکل | 20 میشم

 

از این که تا پایان متن با ما همراه بودید سپاسگزاریم.
منبع:گوگل
محصول مفیدی برای شما بود ؟ پس به اشتراک بگذارید برای دوستانتان
درباره این محصول نظر دهید !
  • توضیحات محصول را به خوبی بخوانید و در صورت نیاز به راهنمایی از بخش کاربری و سیستم تیکت استفاده نمایید .
  • تنها راه پشتیبانی محصولات سیستم تیکت می باشد .
  • برای دریافت آخرین نسخه محصولات و دسترسی همیشگی به محصولات خریداری شده حتما در سایت عضو شوید .
  • پرداخت از طریق درگاه بانکی انجام میشود در غیر این صورت با ما تماس بگیرید
  • در صورت نیاز به سفارشی سازی و تغییرات در این محصول ، لطفا از بخش پشتیبانی با ما در ارتباط باشید
قالب فروش فایل

محصولات مرتبط