دست نوشته ها و ایده های من

اکثر دانشجویان مکانیک برای اولین بار که با انتروپی آشنا میشن؛ درک این مفهوم براشون سخته.چراکه مثل بقیه کمیت ها قابل لمس نیست. درواقع انتروپی بیانگر کیفیت انرژی ذخیره شده در یک منبع حرارتی هست. در قانون اول ترمودینامیک ، انرژی از دید کمّی سنجیده و بررسی میشه.

فرضا اگر از قانون اول بپرسید: آیا منبع انرژی با 300 ژول بهتر از منبعی با 100 ژول انرژی است.خیلی ساده بهتون میگه :بلی. اما همین سوال رو اگر از قانون دوم بپرسید؛از شما میپرسه:هرکدام از این منابع انرژی در چه دمایی ذخیره شده اند؟

حالا اگر فرض کنیم. 300 ژول انرژی در دمای 350 کلوین و 100 ژول انرژی در دمای 1000 کلوین ذخیره شده.قاون دوم پاسخ میده: 100 ژول انرژی که در دمای 1000 کلوین ذخیر شده؛بهتر از 300 ژول انرژیی هست، که در دمای 350 کلوین ذخیر شده.

ولی چرا این منبع انرژی بهتره.بخاطر اینکه انرژی ها از لحاض کیفی ارزش یکسانی ندارن. مثلا ، انرژی که بشکل کار  وجود داره؛ از انرژی که بشکل حرارت در جسم ذخیره شده، ارزش بیشتری داره.چون 100% کار رو میشه به حرارت تبدیل کرد.ولی 100% حرارت رو هرگز نمیشه به کار تبدیل کرد.به همین شکل منابع حرارتی هم انرژی شون از لحاظ کیفی باهم تفاوت داره.
حالا برای بیان این مسئله ، مفهومی به نام انتروپی معرفی شده.
آنتروپی حاصل تقسیم انرژی بر دما هست.

                                 Q/T=S
با توجه به این فرمول :

0.1=100/1000

0.85=300/350

از این فرمول نتیجه میگیریم؛ که هر چقدر آنتروپی منبع حرارتی کمتر باشه،کیفیت اون بالاتره و ارزش بیشتری داره.
برای درک بیشتر موضوع، هر دوی این منابع انرژی رو به یک موتور حرارتی فرضی و ایده آل میدیم؛ که در هر بازه حرارتی، میتونه بیشترین بازده رو داشته باشه. اسم این موتور ،کارنو هست.
فرمول بازه موتور حرارتی کارنو

TL/TH -1=بازده
تمام موتور های حرارتی، بین دو منبع دما بالا و دما پایین کار می کنند.منبع دما پایین رو همون دمای اتاق(298.15 کلوین) در نظر میگیریم.

0.702=(298.15/1000)-1
0.702*100=70.2 ژول

0.148=(298.15/350)-1
0.148*300=44.4 ژول

همونطور که میبینید، موتور کارنو میتونه 70 ژول کار، از 100 ژول انرژی حرارتی استخراج کنه.ولی از 300 ژول حرارت، فقط 44.4 ژول کار تونست بدست بیاره.
به این شکل میبینیدکه فرمول اول و دوم باهم مطابقت دارن و بیانگر یه واقعیت هستن؛ به نام انتروپی.
این مطالب که نوشتم؛ برداشتی از مفاهیم کتابهایی هست؛ که توی منبع آوردم.

منبع:کتاب رهیافتی در مهندسی، تالیف یونوس اِ سنجل ، ترجمه دکتر محمود ابراهیمی.
کتاب مبانی ترمودینامیک، زونتاگ_بورگناک_ون وایلن ،ترجمه مهندس غلامرضا ملک زاده_مهندس محمد حسین کاشانی حصار

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: