موضوع: تبريد وتسخين

بسم الله الرحمن الرحيم

المنظومة الترموديناميكية:

المنظومة عبارة عن حيز معين يحدده إطار، وبداخله مائع يتبادل الطاقة والمادة مع الوسط المحيط به. وتصنف المنظومات الترموديناميكية إلى : منظومة مغلقة (التى يعبر حدودها الطاقة فقط) ومنظومة مفتوحة (وهى التى يعبر حدودها الكتلة والطاقة) .

الخواص الترموديناميكية:

الخاصية عبارة عن دالة حالة للمنظومة، يمكن ملاحظتها وقياسها، ومن أهم الخواص التروموديناميكية الضغط، درجة الحرارة، الحجم النوعى، الطاقة الداخلية، والانثالبى.

درجة الحرارة:

تعرف درجة الحرارة بأنها حالة المادة من سخونة أو برودة مقارنة بنقطة ثابتة على مقياس درجة الحرارة. تعرف درجة جسم ما بأنها مقياس لدرجة نشاط جزئيات الجسم أو بمعنى أدق ، مقياس لمتوسط طاقة حركة جزئياته أى سخونته أو برودته.

مقاييس درجة الحرارة:

يوجد نوعين أساسيين من مقاييس درجة الحرارة هما:

مقاييس درجة الحرارة العادية : وهى التى لا يبدأ تدريج مقياس درجة الحرارة بها من الصفر المطلق.
مقاييس درجة الحرارة المطلقة : وهى التى يبدأ تدريج مقياس درجة الحرارة بها من الصفر المطلق.

مقاييس درجة الحرارة العادية:

يمكن قياس التغيرات التى قد تنشأ فى درجة الحرارة إما بالمقياس المئوى أو المقياس الفهرنهيتى واللذان يعتمدان على نقطتين ثابتتين هما نقطة ذوبان الثلج ونقطة غليان الماء النقى عند الضغط الجوى القياسى.

العلاقة بين درجتى الحرارة المئوية والفهرنايتيّة:

C° = ( °F - 32 ) x 5 /9
F° = ( 9 / 5 x C° ) + 32

مقاييس درجة الحرارة المطلقة:

التدريجان المستخدمان لدرجات الحرارة المطلقة هما :

مقياس كلفن وهو الذى يبدأ من -273.15° م
مقياس رانكن وهو الذى يبدأ من -460° ف

يجب مراعاة العلاقات التالية :

K = °C + 273.15
R = °F + 460.0

الكثافــة (الكتلة النوعية):
الكثافة (rho) لمائع ما هى الكتلة لوحدة الحجم منه، وتعطى الكثافة rho بوحدات kg/m3 فى الجملة الدولية .

الوزن النوعى :
الوزن النوعى (w) لمائع ما هو الوزن لوحدة الحجم منه، أى انه يمثل قوة جذب الأرض لكتلة من المائع تشغل حجماً مقداره وحدة الحجوم . وبالتالى يكون له وحدات قوة ، ووحدته في SI الجملة الدولية N/m3 .

الكثافة والوزن النوعى للمائع يرتبطان كما يلى :

w = rho . g

ويجب ملاحظة أن الكثافة (rho) مطلقة حيث أنها تعتمد على الكتلة التى لا تعتمد على الموقع، والوزن النوعى (w) على النقيض من ذلك، لا تكون قيمته مطلقة، لأنه يعتمد على تسارع الجاذبية الأرضية (g) التى تتغير مع تغير الموقع، والذى يعتمد أساسا على خط العرض والمنسوب فوق سطح البحر.

الحجم النوعى:
الحجم النوعى (v) هو الحجم الذى تشغله وحدة الكتلة للمائع. وغالبا ما يعطى بوحدات m3/kg في الجملة الدولية SI . والحجم النوعى يعتبر معكوس الكثافة، أى أن :

V = 1 / rho

الكثافة النوعية:
الكثافة النوعية S للمائع هى النسبة بين كثافته وكثافة الماء النقى عند درجة الحرارة القياسية. وفى النظام المترى تكون كثافة الماء عند 4 م° هي 1000 kg/m3.

الضغط:
يعرف الضغط بأنه القوة الضاغطة المؤثرة على وحدة السطوح.

P = F / A
حيث : P = الضغط ، F = القوة ، A = السطح