الديناميكا الحرارية للتوازن

الديناميكا الحرارية للتوازن هي الدراسة المنهجية لتحولات المادة والطاقة في الأنظمة، وذلك من خلال مفهوم يُسمى التوازن الديناميكي الحراري . يشير مصطلح التوازن إلى حالة من الاتزان. وتستمد الديناميكا الحرارية للتوازن، في أصولها، من تحليل دورة كارنو . في هذه الدورة، عادةً ما يكون النظام، كأسطرة غاز، في حالة توازن ديناميكي حراري داخلي، ثم يُخرج عن هذا التوازن عن طريق إدخال حرارة من تفاعل احتراق . بعد ذلك، ومن خلال سلسلة من الخطوات، ومع استقرار النظام في حالة توازنه النهائية، يتم استخلاص شغل.

في حالة التوازن، تكون قوى الجهد ، أو القوى الدافعة، داخل النظام في حالة توازن تام. يتمثل أحد الأهداف الرئيسية في الديناميكا الحرارية للتوازن في: حساب حالة النظام عند بلوغه حالة توازن جديدة، وذلك عند وجود نظام في حالة توازن ديناميكي حراري ابتدائية محددة بدقة، وخاضع لقيود محددة بدقة. عند تغيير هذه القيود بتدخل خارجي ، يتم تحديد حالة النظام بعد بلوغه حالة توازن جديدة. يتم تحديد حالة التوازن رياضيًا من خلال البحث عن القيم القصوى لدالة الجهد الديناميكي الحراري، والتي تعتمد طبيعتها على القيود المفروضة على النظام. على سبيل المثال، يصل التفاعل الكيميائي عند درجة حرارة وضغط ثابتين إلى حالة التوازن عند أدنى قيمة لطاقة جيبس ​​الحرة لمكوناته وأعلى قيمة لإنتروبياها .

تختلف الديناميكا الحرارية في حالة الاتزان عن الديناميكا الحرارية في حالة عدم الاتزان ، ففي الأخيرة، لا تكون حالة النظام قيد الدراسة منتظمة عادةً، بل تتغير محليًا، حيث تُفرض تدرجات الطاقة والإنتروبيا ودرجة الحرارة بفعل التدفقات الديناميكية الحرارية المبددة. أما في الديناميكا الحرارية في حالة الاتزان، فتُعتبر حالة النظام منتظمة في جميع أنحائه، وتُحدد على المستوى العياني بكميات مثل درجة الحرارة والضغط والحجم. تُدرس الأنظمة من حيث التغير من حالة اتزان إلى أخرى؛ ويُسمى هذا التغير بالعملية الديناميكية الحرارية .

هندسة روبينر هي نوع من هندسة المعلومات تُستخدم لدراسة الديناميكا الحرارية. وتزعم هذه الهندسة إمكانية تمثيل الأنظمة الديناميكية الحرارية باستخدام هندسة ريمان ، وإمكانية استخلاص الخصائص الإحصائية من هذا النموذج. يعتمد هذا النموذج الهندسي على فكرة وجود حالات توازن يمكن تمثيلها بنقاط على سطح ثنائي الأبعاد، وأن المسافة بين هذه الحالات مرتبطة بالتقلبات بينها.

• الديناميكا الحرارية غير المتوازنة
• الديناميكا الحرارية

• أدكنز، سي جيه (1983). الديناميكا الحرارية للتوازن، الطبعة الثالثة . كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج.
• سينجل، واي. وبولز، إم. (2002). الديناميكا الحرارية - مدخل هندسي، الطبعة الرابعة (كتاب مدرسي). نيويورك: ماكجرو هيل.
• كونديبودي، د. وبريغوجين، إ. (2004). الديناميكا الحرارية الحديثة - من المحركات الحرارية إلى الهياكل المبددة (كتاب مدرسي). نيويورك: جون وايلي وأولاده.
• بيرو، ب. (1998). من الألف إلى الياء في الديناميكا الحرارية (قاموس). نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد.