مرجع دانلود فایل | مرجع دانلود فایل
توضیحات
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 بدست 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 زمینه‌های 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. این انرژی از انرژی جنبشی که ناشی از حرکت کلی سیستم و نیز از انرژی پتانسیل که سیستم نسبت به محیط پیرامونش دارد، متمایز است. قانون اول همچنین دو شیوهٔ انتقال انرژی یک سیستم بسته را بیان می‌کند: انجام کار یا انتقال حرارت. قانون دوم به دو خاصیت سیستم، دما و آنتروپی، مربوط است. آنتروپی محدودیت‌ها – ناشی از برگشت‌ناپذیری سیستم – بر میزان کار ترمودینامیکی قابل تحویل به یک سیستم بیرونی طی یک فرایند ترمودینامیکی را بیان می‌کند. دما، خاصیتی که با قانون صفرم ترمودینامیک تا حدودی تبیین می‌گردد، نشان‌دهندهٔ جهت انتقال انرژی حرارتی (گرما) بین دو سیستم در نزدیکی یکدیگر است. این خاصیت همچنین به صورت کیفی با واژه‌های داغ یا سرد بیان می‌گردد.
از دیدگاه تاریخی ترمودینامیک با آرزوی افزایش بازده موتورهای بخار گسترش یافت. به ویژه به سبب تلاش‌های فیزیکدان فرانسوی، نیکولا لئونارد سعدی کارنو که اعتقاد داشت افزایش بازده موتورهای بخار می‌تواند رمز پیروزی فرانسه در نبردها ناپلئون باشد. فیزیکدان انگلیسی، لرد کلوین، نخستین کسی بود که در سال ۱۸۵۴ تعریفی کوتاه برای ترمودینامیک ارائه داد:
«ترمودینامیک مبحثی است که ارتباط حرارت با نیروهای عامل بر قطعاتِ به هم‌پیوسته‌ای که پیکر سیستمها را تشکیل می‌دهند، و همچنین رابطه میان حرارت با عامل الکتریسیته را بیان می‌کند.»
در ابتدا ترمودینامیک ماشین‌های بخار به صورت عمده راجع به خصوصیات گرمایی مواد مورد کاربرد- بخار آب – بود. بعدها این مبحث به فرایندهای انتقال انرژی در واکنش‌های شیمیایی مرتبط گردید.ترمودینامیک شیمیایی اثر آنتروپی بر فرایندهای شیمیایی را مورد بحث قرار می‌دهد. همچنین ترمودینامیک آماری (یا مکانیک آماری) با پیش بینی‌های آماری از رفتار ذرات سیستم، ترمودینامیک ماکروسکوپیک را توجیه می‌نماید.
ترمودینامیک آماری یکی از شاخه‌های ترمودینامیک و یکی از کاربردهای دانش آمار در مکانیک و فیزیک به شمار می‌آید. با استفاده از ترمودینامیک آماری می‌توانیم کمیت‌های گوناگون ترمودینامیکی همچون کار، حرارت، و آنتروپی را در سطح و مقیاس مولکولی شرح و تفسیر نماییم.
تاریخچه
ایده‌های اوّلیّه مربوط به نظریّهٔ جنبشی گازها به اواسط سدهٔ هجدهم میلادی و به انتشار رساله «هیدرودینامیکا» در سال ۱۷۳۸ م توسط ریاضی‌دان و فیزیکدان سویسی برنویی باز می‌گردد. او در آنجا مطرح نمود که گازها از تعداد خیلی زیادی ذرّات بسیار ریز تشکیل شده‌اند که به هر سو در حال حرکت و رفت و آمدند. همچنین مطرح شد که ضربهٔ (impact) برخورد این ذرّات بر یک سطح است که به صورت فشار ظاهر می‌شود، و نیز حرارت حاصله، ناشی از انرژی سینتیک آن ذرّات است. جالب توجّه‌است که همان تفسیرها و برداشت‌ها هنوز هم مورد قبول و استفادهٔ دانشمندان است.
مکانیک آماری توسط فیزیکدان اتریشی، لودویگ بولتسمن در 1870 م آغاز شد. ترکیب ترمودینامیک آماری برای اولین بار توسط گیبس در 1902 م مورد استفاده قرار گرفت.
فهرست مطالب:
فصل اول: مقدمه و یادآوری
مقدمه
تعریف
نقطه ضعف ترمودینامیک
نقطه قوت ترمودینامیک
ترمودینامیک آماری تعادلی
دو شیوه بیان مکانیک آماری
مکانیک کلاسیکی (روش نیوتنی)
مکانیک کلاسیکی (روش لاگرانژی)
معادله لاگرانژ
مکانیک کلاسیک (روش هامیلتونی)
مکانیک کوانتومی
مثالهای ساده از مکانیک کوانتمی
ذره ای در چاه پتانسیل یک بعدی با عمق بی نهایت
یک نوسانگر هماهنگ ساده
چرخنده صلب
چندگانگی برای سیستم N ذره ای بدون برهمکنش
تبدیل مسئله چند ذره ای به ذرات مستقل
اپراتور پاریته در مکانیک کوانتومی
ترمودینامیک
قانون اول ترمودینامیک
قانون دوم ترمودینامیک
قانون سوم ترمودینامیک
تبدیل لژاندر
سیستمهای باز
قضیه اولر
توزیع های احتمال
تقریب استرلنیگ
توزیع دوجمله ای
ضریب چندجمله ای
روش ضرایب لاگرانژ
روش جمله ماکزیمم
و…
فصل دوم: مجموعه بندادی (کانونی)
متغیرها در ترمودینامیک آماری
معرفی مجموعه کانونی کوچک (میکروکانونی)
مجموعه کانونی
توزیع سیستمها در مجموعه کانونی
ماکزیمم کردن توزیع (w(a
تعیین ضرایب نامعین
محاسبه متوسط انرژی و فشار
تفسیر مولکولی کار و گرما
ارتباط ترمودینامیکی
تابع مشخصه در مجموعه کانونی
فرم دیگر تابع تقسیم کانونی
تفسیر مولکولی فرایندهای خودبخودی
و…
فصل سوم: سایر مجموعه ها و افت و خیزها
مجموعه بندادی بزرگ (کانونی بزرگ)
توزیع سیستمها در مجموعه کانونی بزرگ
توزیع ماکسیمم
احتمال در مجموعه کانونی بزرگ
متوسط کمیت های ترمودینامیکی در مجموعه کانونی بزرگ
y چیست؟
شکلهای مختلف مجموعه کانونی بزرگ
تابع مشخصه مجموعه کانونی بزرگ
سایر مجموعه ها
افت و خیز انرژی در مجموعه کانونی
نکته مهم برای یافتن توابع مشخصه
و…
فصل چهارم: آمار بولتسمان، فرمی – دیراک و بوز – اینشتاین
آمار بولتسمان (آمار کلاسیکی)
ساده سازی تابع تقسیم کانونی
تجزیه تابع تقسیم مولکولی
اگر ذرات تمییزناپذیر باشند
آمار فرمی – دیراک و بوز – انیشتاین
آمار فرمی – دیراک
آمار بوز – اینشتاین
و…
فصل پنجم: گاز ایده آل تک اتمی
تابع تقسیم گاز ایده ال تک اتمی
تابع تقسیم انتقالی
محاسبه عددی تابع تقسیم انتقالی
روشی دیگر برای محاسبه تابع تقسیم ارتعاشی
تابع های تقسیم الکترونی و هسته ای
تابع تقسیم هسته ای
تابع تقسیم گاز ایده ال تک اتمی
ترمهای طیفی اتمی
جفت شدن راسل – ساندرز
جفت شدگی J-J
و…
فصل ششم: گاز دو اتمی ایده آل
هامیلتونی مولکول دو اتمی
تقریب چرخنده صلب – نوسانگر هماهنگ
تقریب بورن – اپنهایمر
تبدیل مختصات آزمایشگاه به مختصات درونی یا نسبی
تابع تقسیم ارتعاشی مولکول دو اتمی
تابع تقسیم چرخشی یک مولکول دو اتمی ناجور هسته
استفاده از بسط اولر – مک لورین
شرط تقارنی تابع موج کل مولکول دو اتمی جور هسته
تابع موج هسته ای
برای بوزون ها
برای فرمیون ها
تابع تقسیم چرخشی یک مولکول دو اتمی جور هسته
تابع های ترمودینامیکی
و…
فصل هفتم: مکانیک آماری کلاسیک
تابع تقسیم کلاسیکی
فضای فاز و معادله لیوویل
معادله لیوویل
اصل پاییدگی چگالی فاز
تقسیم یکسان انرژی
و…
فصل هشتم: گاز چند اتمی ایده آل
تابع تقسیم ارتعاشی مولکول چند اتمی
تابع تقسیم چرخشی
تانسور اینرسی
گشتاورهای اصلی اینرسی
حاصلضرب های اینرسی
ثابتهای چرخشی
تابع تقسیم چرخشی فرفره ای کروی
تابع تقسیم چرخشی فرفره ای متقارن
تابع تقسیم چرخشی فرفره ای نامتقارن
تابع های ترمودینامیکی برای مولکولهای خطی
توابع ترمودینامیکی برای مولکولهای چند اتمی غیر خطی
و…
فصل نهم: تعادل شیمیایی
ثابت تعادل برحسب تابع تقسیم
در دما و حجم ثابت
قانون حاصلضرب تلر – ردلیچ
لگاریتم ثابت تعادل واکنش تشکیل آب
و…
این فایل شامل بیش از 100 مثال حل شده نیز می باشد.
- لینک دانلود فایل بلافاصله بعد از پرداخت وجه به نمایش در خواهد آمد.
- همچنین لینک دانلود به ایمیل شما ارسال خواهد شد به همین دلیل ایمیل خود را به دقت وارد نمایید.
- ممکن است ایمیل ارسالی به پوشه اسپم یا Bulk ایمیل شما ارسال شده باشد.
- در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.
هنوز هیچ نقد و بررسی وجود ندارد.