القانون الثاني في الديناميكا الحرارية - كتاب الفيزياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 القانون الثاني في الديناميكا الحرارية

المفاهيم الأساسية

القانون الثاني في الديناميكا الحرارية: ينص على أن العمليات الطبيعية تجري في اتجاه المحافظة على الإنتروبي الكلي للكون أو زيادته.

الإنتروبي: مقياس للعشوائية وعدم الانتظام في النظام. يزداد تلقائياً إذا لم يُبذل شغل للحفاظ على النظام.

خريطة المفاهيم

```markmap

المحركات الحرارية

القانون الثاني في الديناميكا الحرارية

الإنتروبيا

• قياس لعدم الانتظام (الفوضى) في النظام
• تزداد مع زيادة العشوائية
• خاصية داخلية للجسم (مثل الطاقة الحرارية)

#### التغير في الإنتروبيا

• ΔS = Q / T
• وحدة الإنتروبي: J/K
• ΔS = الحرارة المضافة (Q) / درجة الحرارة بالكلفن (T)
• يزداد الإنتروبي عند إضافة حرارة
• ينقص الإنتروبي عند انتزاع حرارة
• لا يتغير الإنتروبي عند بذل شغل دون تغير في درجة الحرارة (إذا أهمل الاحتكاك)

الحرارة الضائعة

• تتولد دائمًا في أي آلة، حتى المثالية
• نتيجة لدراسة سادي كارنو في القرن التاسع عشر
• تؤدي إلى زيادة الإنتروبي

العمليات التلقائية

• مثال: سقوط كرة بيسبول
• تتحول طاقة وضع الكرة إلى طاقة حركية
• تصطدم الكرة بجزيئات الهواء ذات سرعات عشوائية
• تزيد الطاقة من عشوائية وسرعات الجزيئات (تزيد الإنتروبي)
• من المستبعد عودة الجزيئات لوضعها السابق لتعيد طاقتها للكرة

أمثلة على القانون الثاني

• اختلاط صبغة الطعام بالماء تلقائياً
• انتقال الحرارة تلقائياً من الجسم الساخن إلى البارد
• زيادة الفوضى (الإنتروبي) في الغرفة إذا لم يتم ترتيبها

مخالفات للقانون الثاني

• أحداث غير متوقعة تحدث عكس الاتجاه الطبيعي
• مثال: ملعقة معدنية يصبح أحد طرفيها ساخناً والآخر بارداً فجأة

```

نقاط مهمة

• الأشياء تصبح أكثر عشوائية وأقل انتظاماً ما لم يُتخذ إجراء للحفاظ على انتظامها.
• يصل الإنتروبي تلقائياً إلى قيمة كبيرة إذا لم يُبذل شغل على النظام.
• تنتقل الحرارة تلقائياً من الجسم الساخن إلى الجسم البارد فقط.
• عند وضع قضيب حديد ساخن في ماء بارد، تختلط سرعات الجزيئات حتى تصل إلى حالة اتزان، ويكون الإنتروبي النهائي أكبر من الإنتروبي الابتدائي.
• الأحداث التي تخالف هذا القانون (مثل تسخين جزء من ملعقة وتجميد الجزء الآخر تلقائياً) تثير الدهشة لأنها غير طبيعية.

ينص القانون الثاني في الديناميكا الحرارية على أن العمليات الطبيعية تجري في اتجاه المحافظة على الإنتروبي الكلي للكون أو زيادته. أي أن الأشياء كلها ستصبح أكثر عشوائية، وأقل انتظاماً ما لم يُتخذ إجراء معين حافظ على انتظامها وترتيبها. ويمكن التفكير في زيادة الإنتروبي، وفي القانون الثاني في الديناميكا الحرارية على أنها حيث كانت جزيئات مختلطة ببعضها بعد فترة زمنية. من جهة أخرى، يوضح الشكل 16-6 مثالاً على قانون الديناميكا الحرارية الثاني، الذي قد يكون مألوفاً للعديد من الطلاب.

يحدث الاختلاط التلقائي لصبغة الطعام بالماء مثلاً على القانون الثاني في الديناميكا الحرارية.

يصل الإنتروبي تلقائياً إلى قيمة كبيرة إذا لم يبذل شغل على النظام.

الحرارية أن الحرارة تنتقل تلقائياً من الجسم الساخن إلى الجسم البارد فقط. افترض وجود قضیب حديدي ساخن وكأس ماء بارد، فسيكون متوسط سرعة حركة جزيئات الحديد كبيراً جداً، في حين أن متوسط سرعة جزيئات الماء أقل منه في الحديد. وعند وضع القضيب في الماء والوصول إلى حالة الاتزان، تصبح متوسطات الطاقة الحركية للجزيئات في الحديد والماء تصبح متباينة. وفي هذه الحالة فإن عدداً كبيراً من الجزيئات، أصبحت حركتها العشوائية أكبر مما كانت عليه في الحالة الابتدائية، ولا تبقى الجزيئات الأبطأ مقتصرة على الماء فقط؛ إذ إن السرعات جميعها موزعة بانتظام. ويكون الإنتروبي للحالة النهائية أكبر منه للحالة الابتدائية.

إننا نعتبر العديد من الأحداث اليومية التي تحدث طبيعياً، أو سوف نندهش إذا وقعت الأحداث بنفسها بشكل معكوس تلقائياً. فمثلاً، لن تندهش عندما تسخن ملعقة معدنية من أن تسخن ساخنة بكملها بانتظام. ولكن، ولكن إذا كانت لديك ملعقة معدنية على طاولة، وفجأة أصبح أحد طرفيها ساخناً ومحمراً، والطرف الآخر متجمداً وبارداً!

وزارة 187 تعليم Ministry of Education 2025 - 1447

--- SECTION: القانون الثاني في الديناميكا الحرارية --- ينص القانون الثاني في الديناميكا الحرارية على أن العمليات الطبيعية تجري في اتجاه المحافظة على الإنتروبي الكلي للكون أو زيادته. أي أن الأشياء كلها ستصبح أكثر عشوائية، وأقل انتظاماً ما لم يُتخذ إجراء معين حافظ على انتظامها وترتيبها. ويمكن التفكير في زيادة الإنتروبي، وفي القانون الثاني في الديناميكا الحرارية على أنها حيث كانت جزيئات مختلطة ببعضها بعد فترة زمنية. من جهة أخرى، يوضح الشكل 16-6 مثالاً على قانون الديناميكا الحرارية الثاني، الذي قد يكون مألوفاً للعديد من الطلاب. يحدث الاختلاط التلقائي لصبغة الطعام بالماء مثلاً على القانون الثاني في الديناميكا الحرارية. يصل الإنتروبي تلقائياً إلى قيمة كبيرة إذا لم يبذل شغل على النظام. الحرارية أن الحرارة تنتقل تلقائياً من الجسم الساخن إلى الجسم البارد فقط. افترض وجود قضیب حديدي ساخن وكأس ماء بارد، فسيكون متوسط سرعة حركة جزيئات الحديد كبيراً جداً، في حين أن متوسط سرعة جزيئات الماء أقل منه في الحديد. وعند وضع القضيب في الماء والوصول إلى حالة الاتزان، تصبح متوسطات الطاقة الحركية للجزيئات في الحديد والماء تصبح متباينة. وفي هذه الحالة فإن عدداً كبيراً من الجزيئات، أصبحت حركتها العشوائية أكبر مما كانت عليه في الحالة الابتدائية، ولا تبقى الجزيئات الأبطأ مقتصرة على الماء فقط؛ إذ إن السرعات جميعها موزعة بانتظام. ويكون الإنتروبي للحالة النهائية أكبر منه للحالة الابتدائية. --- SECTION: مخالفات للقانون الثاني --- إننا نعتبر العديد من الأحداث اليومية التي تحدث طبيعياً، أو سوف نندهش إذا وقعت الأحداث بنفسها بشكل معكوس تلقائياً. فمثلاً، لن تندهش عندما تسخن ملعقة معدنية من أن تسخن ساخنة بكملها بانتظام. ولكن، ولكن إذا كانت لديك ملعقة معدنية على طاولة، وفجأة أصبح أحد طرفيها ساخناً ومحمراً، والطرف الآخر متجمداً وبارداً! وزارة 187 تعليم Ministry of Education 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: الشكل 15-6 يمد الاختلاط التلقائي لصبغة الطعام بالماء مثلاً على القانون الثاني في الديناميكا الحرارية. Description: Two beakers, one with clear liquid and a purple substance being added, showing diffusion. The other beaker contains a uniformly purple liquid. Context: Illustrates spontaneous mixing and increase in entropy. **FIGURE**: الشكل 16-6 يصل الإنتروبي تلقائياً إلى قيمة كبيرة إذا لم يبذل شغل على النظام. Description: A child's bed with clothes scattered on it, appearing messy and disorganized. Context: Illustrates a disordered state (high entropy) in a room. **FIGURE**: Bedroom scene illustrating heat transfer and entropy. Description: A bedroom with a neatly made bed and organized nightstand on the left. Clothes are neatly folded on the bed. Context: Represents an ordered state (low entropy) before heat transfer. **FIGURE**: Bedroom scene illustrating heat transfer and entropy. Description: A bedroom with a messy bed, clothes scattered on the floor and bed, and items on the nightstand. This scene appears more disordered than the previous one. Context: Represents a disordered state (high entropy) after heat transfer and mixing.