مراجعة الدر س صفحة ( 163 )
1 . الطاقة الداخلية للنظام هي مجموع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة لجميع جسيمات النظام، وهي ترتبط
بمكونات النظام المجهرية )الذرات والجزيئات( رمزها U ، وتُقاس بوحدة الجول ( J ) بحسب النظام الدولي
للوحدات. ينص القانون الأول في الديناميكا الحرارية على أن: "التغير في الطاقة الداخلية لنظام مغلق
يساوي الطاقة الحرارية المتبادلة مع النظام مضافا لها الشغل المبذول". Δ𝑈=𝑄+𝑊
2 .
3 . بما أن الصندوقين من المادة نفسها ولهما درجة الحرارة نفسها فيكون متوسط الطاقة الحركية ومتوسط
الطاقة الكامنة لجسيمات الصندوقين متساوية. أما الطاقة الداخلية للصندوقين فتكون غير متساوية؛ حيث
الطاقة الداخلية للصندوق (B) هي الأكبر؛ لأن كتلته أكبر فيكون عدد جسيماته أكبر من عدد جسيمات الصندوق(A ):
𝑈B= 2 𝑈A .
4. أ. الشغل الذي يبذله الغاز (𝑊gas)يساوي سالب الشغل المبذول عليه (𝑊). فعند تمدد الغاز عند ضغط
ثابت فإن يؤثر بقوة ضغط ( 𝐹=𝑃𝐴 ) في المكبس فيحرّكه إزاحة ( Δ𝑥 ) معيّنة في الاتجاه نفسه لقوة ضغط
الغاز، حيث 𝑊gas=𝐹gas Δ𝑥=𝑃𝐴 Δ𝑥 .
ب. اعتبار النظام مغلق لكل من الغاز والاسطوانة والمكبس عند تطبيق القانون الأول للديناميكا الحرارية
يعني لا يوجد تبادل حراري بين هذه المكونات والوسط المحيط.
5 . لا تصل كفاءة المحرك الحراري إلى نسب مرتفعة قريبة من 90% ؛ لأنه حتى يبذل المحرك الحراري شغلا يجب
طرد كمية من الطاقة منه في مستودع الطاقة البارد ذي درجة حرارة ( QL ) أقل من درجة حرارة المحرك
(مصدر ذو درجة حرارة مرتفعة (QH)، ,`وذلك حسب القانون الثاني في الديناميكا الحرارية.
6 . الشغل الذي يبذله الغاز ( 𝑊gas) يساوي سالب الشغل المبذول عليه (𝑊)
𝑊gas= −𝑊=−(−𝑃 Δ𝑉)= 1.01 ×105 ×(16.2−15.5)= 7.07 ×104 J
7 أي أن كفاءة المحرك 100%، وهذا غير ممكن في الواقع. لأن جميع المحركات الحرارية تحول جزء بسيط من الطاقة المدخلة( QH )
إلى شغل ميكانيكي حسب القانون الثاني للديناميكا الحرارية، : من المستحيل بناء محرك حراري يعمل بطريقة دورية عمله الوحيد
اكتساب الطاقة من مستودع طاقة ( QH ) وتحويلها إلى شغل، وهذا يخالف القانون الأول للديناميكا الحرارية الذي لا يمانع في تصميم
محرك يكتسب الطاقة عن طريق الحرارة ويطرد كمية مساوية من الطاقة عن طريق بذل شغل.يكون تأثيره الوحيد اكتساب الطاقة من
مستودع طاقة، وتحويلها كاملة إلى شغل ..