چگونه مسائل ترمودینامیکی را حل کنیم
اگر به دنبال نکاتی درباره حل مسائل ترمودینامیکی هستید، ممکن است این مقاله به شما کمک کند.
ترمودینامیک (به فرانسوی Thermodynamique، ترمودینامیک) (به انگلیسی Thermodynamics، ترموداینامیکس) یا دماپویایی شاخه‌ای از علوم طبیعی است که به بحث راجع به گرما و نسبت آن با انرژی و کار می‌پردازد. ترمودینامیک متغیرهای ماکروسکوپیک (همانند دما، انرژی داخلی، آنتروپی و فشار) را برای توصیف حالت مواد تعریف و چگونگی ارتباط آنها و قوانین حاکم بر آنها را بیان می‌نماید. ترمودینامیک، رفتار میانگینی از تعداد زیادی از ذرات میکروسکوپیک را بیان می‌کند. قوانین حاکم بر ترمودینامیک را از طریق مکانیک آماری نیز می‌توان به دست آورد.
ترمودینامیک موضوع بخش گسترده‌ای از علم و مهندسی است - همانند: موتور، گذار فاز، واکنش‌های شیمیایی، پدیده‌های انتقال و حتی سیاه چاله‌ها-. محاسبات ترمودینامیکی برای دشته‌های فیزیک، شیمی، مهندسی نفت، مهندسی شیمی، مهندسی هوافضا، مهندسی مکانیک، زیست‌شناسی یاخته، مهندسی پزشکی، دانش مواد و حتی اقتصاد لازم است.
عمده بحث‌های تجربی ترمودینامیک در چهار قانون بنیادی آن بیان گردیده‌اند: قانون صفرم، اول، دوم و سوم ترمودینامیک. (قانون اول وجود خاصیتی از سیستم ترمودینامیکی به نام انرژی داخلی را بیان می‌کند.)
نکاتی در مورد حل مسائل ترمودینامیک
یاد گیری یک فرایند است و حل مسأله جایی است که درک شما از موضوع کاملاً آزمایش می‌شود. شادی از حل یک مسأله به تنهایی توسط خودتان، قابل مقایسه با چیزی نیست. نه تنها این به شما اعتماد به نفس می‌دهد، بلکه باعث افزایش عمق درک شما از موضوع می‌شود. دانش در مورد موضوع، مفاهیم آن و کاربرد دقیق آن دانش، واقعاً کلید حل هر مشکلی است.قوانین و معادلات را بدانید
یک روش خوب، قبل از شروع حل مسأله در هر موضوع علوم تحلیلی، لیست قوانین اساسی تشکیل دهنده هسته، همراه با دیگر روابط و فرمول‌های مهم است. در مورد مسائل ترمودینامیکی، باید چهار قانون اساسی علوم و روابط مختلفی را که متعاقب آن قوانین است، درک و یادداشت کنید. در واقع، این ایده خوبی است که یک لیست جامع از فرمول‌های فیزیک تهیه کنید، که در هر زمان می‌توانید از آنها استفاده کنید.مهم‌ترین معادلات عبارت‌هایی برای پتانسیل‌های مختلف ترمودینامیکی هستند. این‌ها شامل کلیه روابط بین انرژی داخلی، انرژی آزاد هلمولتز، آنتالپی، انرژی آزاد گیبس و پتانسیل کمتر شناخته شده لاندائو یا بزرگ و متغیرهای ماکروسکوپی است.
آگاهی از روابط بین این پتانسیل‌های مختلف نیز ضروری است. پیشنهاد می‌کنیم ضمن حل مسائل، لیستی یا جدولی از مهم‌ترین روابط را که لازم دارید تهیه کنید. درک نظریه و مفاهیمی مانند تعادل ترمودینامیکی کاملاً حیاتی است.
حساب دیفرانسیل و انتگرال، احتمالات و آمار را درک کنید
دانشی از تکنیک‌های اساسی انتگرال گیری و دیفرانسیل گیری، و احتمالات و آمار مقدماتی، برای حل مسائل ترمودینامیکی ضروری است. وقتی پای نوعی علم به میان می‌آید، دانش ریاضیات اساسی امری اجتناب ناپذیر است. آگاهی از احتمال و آمار در حل مسائل ترمودینامیک آماری بسیار مفید است. لیستی از فرمول‌های مهم ریاضی را برای حل اکثر مسائل تهیه کنید. در مورد تکنیک‌های ریاضی مورد نیاز می‌توانید از مربی خود راهنمایی بگیرید.ماهیت مسأله را بدانید
نمی‌توانیم به شما بگوییم که چگونه یک مسأله خاص را حل کنید، زیرا انواع مختلفی وجود دارد. با این حال، به طور کلی دو نوع مسأله وجود دارد. یک کلاس گسترده از مسائل از نوع "افزونه‌ای" است. برای به دست آوردن راه حل، تمام کاری که شما باید انجام دهید این است که مقادیر شناخته شده را به یک رابطه ترمودینامیکی مرتبط وصل کنید تا یک جواب دریافت کنید. طبقه گسترده دیگری از مسائل از نوع تحلیلی است. این موارد شما را ملزم به کار بر روی سرنخ‌های داده شده و معادله‌ای برای یافتن راه حل می‌کند. آنها ممکن است شما را مجبور به دستکاری و حل معادلات کنند. برخی از آنها فقط تیزرهایی (که سؤالات چند گزینه‌ای هستند) به منظور آزمایش درک شما از موضوع هستند. ماهیت مسأله را بدانید و مطابق آن پیش بروید.مقادیر شناخته شده و ناشناخته‌ها را شناسایی کنید
یک راه، که می‌تواند به شما در حل کردن مسأله کمک کند، ساده و مجزا کردن قسمت‌های مختلف آن است. تمام مقادیر متغیرهای شناخته شده فراهم شده در مسأله را یادداشت کنید و آنها را به روشنی بنویسید. سپس مشخص کنید که دقیقاً چه چیزی را قرار است در مسأله پیدا کنید. به طور خلاصه، معلومات و مجهولات را لیست کنید. این به شما کمک می‌کند تا راه حل را واضح‌تر ببینید. ترمودینامیک، رفتار میانگینی از تعداد زیادی از ذرات میکروسکوپیک را بیان می‌کند. بعضی اوقات، ممکن است بیش از یک مجهول وجود داشته باشد. قبل از ادامه، تمام مقادیر را به یک سیستم هماهنگ واحدها برگردانید. این اطمینان حاصل خواهد شد که شما در واحدهای مناسب راه حلی دارید.روابط ترمودینامیکی مرتبط را بنویسید
بر اساس اطلاعات ارائه شده، به دنبال معادله‌ای باشید که رابطه‌ای بین مقادیر ناشناخته و شناخته شده برقرار کند. این جاست که جدول روابط ترمودینامیکی شما مفید خواهد بود. هنگامی که بیش از یک مقدار ناشناخته وجود دارد، شما مجبور خواهید بود از بیش از یک رابطه استفاده کنید و کمیت‌هایی را استخراج کنید قبل از این که بتوانید راه حل را جمع و جور کنید.معادله را تنظیم کنید و محاسبه کنید
بخش آخر، البته، نشستن و محاسبه با حل معادله‌ای است که شما تعیین کرده‌اید، برای به دست آوردن مقدار ناشناخته. هر مرحله از محاسبه را به صورت پاک بنویسید و سعی کنید در هر مرحله آن را تا حد امکان ساده کنید. اگر مسیر صحیح را طی کرده باشید، راه حل از شما دوری نخواهد کرد. اگر اشتباه کرده باشید و جواب‌هایتان با موارد صحیح مطابقت نداشته باشد، باید به عقب برگردید و بررسی کنید که چه اشتباهی مرتکب شده‌اید. ادامه دهید تا راه حل مناسب پیدا شود.هنگامی که وقت حل مسأله از هر نوعی می‌رسد، هیچ جایگزینی برای پایداری و تفکر خودتان وجود ندارد. راه آسانی وجود ندارد.
منبع: امکار فاتاک
مقالات مرتبط
تازه های مقالات
ارسال نظر
در ارسال نظر شما خطایی رخ داده است
کاربر گرامی، ضمن تشکر از شما نظر شما با موفقیت ثبت گردید. و پس از تائید در فهرست نظرات نمایش داده می شود
نام :
ایمیل :
نظرات کاربران
{{Fullname}} {{Creationdate}}
{{Body}}