انتقال حرارت در مقابل ترمودینامیک
انتقال حرارت موضوعی است که در ترمودینامیک مورد بحث قرار می گیرد. مفاهیم ترمودینامیک در مطالعه فیزیک و مکانیک به عنوان یک کل بسیار مهم است. ترمودینامیک به عنوان یکی از مهمترین رشته های تحصیلی در فیزیک به شمار می رود. داشتن درک مناسب در مفاهیم انتقال حرارت و ترمودینامیک به منظور برتری در زمینه هایی که کاربردهای این مفاهیم را دارند، حیاتی است. در این مقاله قصد داریم در مورد چیستی انتقال حرارت و ترمودینامیک، تعاریف و کاربردهای آنها، شباهت های ترمودینامیک و انتقال حرارت و در نهایت تفاوت ترمودینامیک و انتقال حرارت بحث کنیم.
ترمودینامیک
ترمودینامیک را می توان به دو حوزه اصلی تقسیم کرد. اولی ترمودینامیک کلاسیک و دومی ترمودینامیک آماری است. ترمودینامیک کلاسیک به عنوان یک رشته مطالعاتی "کامل" در نظر گرفته می شود، به این معنی که مطالعه ترمودینامیک کلاسیک به پایان رسیده است. با این حال، ترمودینامیک آماری هنوز یک زمینه در حال توسعه با درهای باز زیادی است.
ترمودینامیک کلاسیک بر اساس چهار قانون ترمودینامیک است. قانون صفر ترمودینامیک تعادل حرارتی را توصیف می کند، قانون اول ترمودینامیک مبتنی بر بقای انرژی، قانون دوم ترمودینامیک بر اساس مفهوم آنتروپی و قانون سوم ترمودینامیک مبتنی بر انرژی آزاد گیبس است. ترمودینامیک آماری عمدتاً مبتنی بر سطح کوانتومی است و حرکت سطح میکروسکوپی و مکانیک با ترمودینامیک در نظر گرفته می شود و عمدتاً با آمار سروکار دارد.
انتقال حرارت
وقتی دو جسم که دارای انرژی حرارتی هستند در معرض دید قرار می گیرند، تمایل دارند انرژی را به شکل گرما منتقل کنند. برای درک مفهوم انتقال حرارت ابتدا باید مفهوم گرما را درک کرد. انرژی حرارتی که به عنوان گرما نیز شناخته می شود شکلی از انرژی داخلی یک سیستم است. انرژی حرارتی عامل دمای یک سیستم است. انرژی حرارتی به دلیل حرکات تصادفی مولکول های سیستم ایجاد می شود. هر سیستمی که دمای آن بالاتر از صفر مطلق باشد دارای انرژی گرمایی مثبت است. خود اتم ها هیچ گونه انرژی حرارتی ندارند. اتم ها دارای انرژی جنبشی هستند. هنگامی که این اتم ها با یکدیگر و با دیواره های سیستم برخورد می کنند، انرژی گرمایی را به صورت فوتون آزاد می کنند. گرمایش چنین سیستمی باعث افزایش انرژی حرارتی سیستم می شود. هر چه انرژی حرارتی سیستم بیشتر باشد، تصادفی بودن سیستم بیشتر خواهد بود.
انتقال حرارت عبارت است از حرکت گرما از مکانی به مکان دیگر. هنگامی که دو سیستم که از نظر حرارتی در تماس هستند، در دماهای متفاوتی قرار می گیرند، گرمای جسم در دمای بالاتر به جسم با دمای پایین تر جریان می یابد تا زمانی که دماها برابر شوند.یک گرادیان دما برای انتقال حرارت خود به خود لازم است.
نرخ انتقال حرارت با وات اندازه گیری می شود، در حالی که مقدار گرما با ژول اندازه گیری می شود. واحد وات به عنوان ژول در واحد زمان تعریف می شود.
تفاوت بین انتقال حرارت و ترمودینامیک چیست؟
• ترمودینامیک یک زمینه مطالعاتی گسترده است در حالی که انتقال حرارت تنها یک پدیده است.
• انتقال حرارت پدیده ای است که تحت ترمودینامیک مورد مطالعه قرار گرفته است.
• انتقال حرارت یک مفهوم کمی قابل اندازه گیری است اما ترمودینامیک چنین موضوعی نیست.
