العمليات المنعكسة وغير المنعكسة Reversible and Irreversible Processes

إن أي تغير في متغيرات الديناميكا الحرارية لنظام ما (كالحجم ، الضغط درجة الحرارة ... الخ) يسمى عملية . واذا تم تنفيذ العملية بحيث أنه عند أي لحظة ، يبقى كل من ضغط ودرجة الحرارة والكثافة لكل جزء متجانس من النظام ثابتا ، فإن هذه العملية عملية منعكسة وبذلك ، فإن العطية المنعكسة هي عبارة عن حالات متتالية من الاتزان . واذا لم يتم هذا الشرط في عملية ما فإن هذه العملية عملية غير منعكسة . والأمثلة التالية توضح ذلك .

‏تصور أن لدينا كمية من الغاز في أسطوانة مزودة بمكبس قابل للحركة والآن اذا دفع المكبس إلى أسفل بسرعة كبيرة ، فإن الضغط ودرجة الحرارة والكنافة للغاز المجاور تماما للمكبس أكبر من القيم المناظرة لها للغاز الواقع في نقاط أخرى . وبذلك ، فإن هذه العملية عملية غير منعكسة وكي نضغط الغاز بحيث تكون العملية منعكسة ، يجب أن يدفع المكبس ببطء شديد ، وذلك لتجنب الاضطراب في الغاز ، ونسمح للضغط ودرجة الحرارة أن يصبح لهما نفس القيم عند جميع نقاط الغاز .

‏لنأخذ الآن هذا المثال دعنا نتصور أننا نريد أن نسخن كوبا من الماء لدرجة حرارة مرتفعة نسبيا . يمكننا أن نقوم بذلك بطريقتين مخطفتين . الطريقة الأولى هي أن نسخن الكوب مباشرة فوق لهب . إننا إن فعلنا ذلك ، نكون قد قمنا بعملية غير منعكسة ، ونلك لعدم وجود تجانس لدرجة الحرارة والافة في النقاط المختلفة للماء في أثناء التسخين . أما الطريقة الثانية ، فهي تتضمن وضع الكوب في حمام مائي درجة حرارته أعلى من درجة حرارة الكرب بمقدار صغير (dT) ثم ننقل الكوب إلى حمام مائي أخر درجة حرارته أعلى من الأول بمقدار (dT) وهكذا نستمر في رفع درجة حرارة كوب الماء بالتدريج ، وكل مرة نرفع درجة حرارته بمقدار صغير (dT) والشكل الآتي شكل (1) يوضح ذلك .

الشكل (1)

والجدير بالذكر، أن كل العمليات الحقيقية هي عمليات غير منعكسة، وذلك لأنها تحدث بفروقات محددة في الضغط ودرجة الحرارة بين النظام المأخوذ بعين الاعتبار والوسط المجاور. ورغم ذلك، فإن مفهوم العملية المنعكسة مو مفهوم هام في الديناميكا الحرارية.

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