0
ویژه نامه ها

چگونه مسائل ترمودینامیکی را حل کنیم

اگر به دنبال نکاتی درباره حل مسائل ترمودینامیکی هستید، ممکن است این مقاله به شما کمک کند.
چگونه مسائل ترمودینامیکی را حل کنیم
ترمودینامیک یکی از شاخههای اصلی فیزیک است که به تغییرات انرژی در همه نوع و ارتباط متقابل بین اشکال مختلف انرژی می‌پردازد. و به ویژه به مسأله تبدیل گرما و انرژی به کار مفید می‌پردازد. این شاخه از فیزیک پیشرو مکانیک آماری است و به پارامترهای توده‌ای یا ماکروسکوپی سیستم مانند دما، حجم و فشار می‌پردازد. ترمودینامیک یک موضوع میان رشته‌ای است و در شاخه‌های مختلف علمی و مهندسی نیز گسترش می‌یابد.
 
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
ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
موارد بیشتر برای شما
دستور پخت کیک چای سبز
دستور پخت کیک چای سبز

دستور پخت کیک چای سبز

معرفی سوغاتی های کشور ایران
معرفی سوغاتی های کشور ایران

معرفی سوغاتی های کشور ایران

آسیب طلاق در چه سنی برای کودکان کمتر است؟
آسیب طلاق در چه سنی برای کودکان کمتر است؟

آسیب طلاق در چه سنی برای کودکان کمتر است؟

جاذبه های گردشگری دبی
جاذبه های گردشگری دبی

جاذبه های گردشگری دبی

استخوان ها و اسکلت بدن (بخش دوم)‌
استخوان ها و اسکلت بدن (بخش دوم)‌

استخوان ها و اسکلت بدن (بخش دوم)‌

استخوان ها و اسکلت بدن (بخش اول)‌
استخوان ها و اسکلت بدن (بخش اول)‌

استخوان ها و اسکلت بدن (بخش اول)‌

جاذبه های دیدنی برازیلیا
جاذبه های دیدنی برازیلیا

جاذبه های دیدنی برازیلیا

با شهر یزد آشنا شوید
با شهر یزد آشنا شوید

با شهر یزد آشنا شوید

کلیدی ترین نکته در مورد ظهور!
کلیدی ترین نکته در مورد ظهور!

کلیدی ترین نکته در مورد ظهور!

استخوان بندی سر و گردن
استخوان بندی سر و گردن

استخوان بندی سر و گردن

معرفی آتشکده های باستانی
معرفی آتشکده های باستانی

معرفی آتشکده های باستانی

استخوان لگن (بخش دوم)
استخوان لگن (بخش دوم)

استخوان لگن (بخش دوم)

استخوان لگن (بخش اول)
استخوان لگن (بخش اول)

استخوان لگن (بخش اول)

من البرز هستم
من البرز هستم

من البرز هستم

استخوان بندی اندام تحتانی
استخوان بندی اندام تحتانی

استخوان بندی اندام تحتانی

علل و توجیه سنجش اختلال‌های رشد زبان
علل و توجیه سنجش اختلال‌های رشد زبان

علل و توجیه سنجش اختلال‌های رشد زبان

مقایسه اندازه گیری میزان تغییر در وضعیت کودک
مقایسه اندازه گیری میزان تغییر در وضعیت کودک

مقایسه اندازه گیری میزان تغییر در وضعیت کودک

سنجش اختلال‌های رشد زبان
سنجش اختلال‌های رشد زبان

سنجش اختلال‌های رشد زبان

استخوان های اندام فوقانی (بخش دوم)
استخوان های اندام فوقانی (بخش دوم)

استخوان های اندام فوقانی (بخش دوم)

اختلال واژگانی - نحوی
اختلال واژگانی - نحوی

اختلال واژگانی - نحوی

جاماندگان کربلا
جاماندگان کربلا

جاماندگان کربلا