الديناميكا الحرارية أو التحريك الحراري أو الثرموديناميك هو أحد فروع الميكانيكا الإحصائية الذي يدرس خواص انتقال الشكل الحراري للطاقة وتحولاته إلى أوجه أخرى منها، مثل تحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية مثلما في محرك احتراق داخلي والآلة البخارية، أو تحول الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية مثلما في محطات القوى، وتحول الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية كما في توليد الكهرباء من السدود والأنهار.
وقد تطورت أساسيات علم الترموديناميكا بدراسة تغيرات الحجم والضغط ودرجة الحرارة في الآلة البخارية. معظم هذه الدراسات تعتمد على فكرة أن أي نظام معزول في أي مكان من الكون يحتوي على كمية فيزيائية قابلة للقياس تسمى الطاقة الداخلية للنظام ويرمز لها بالرمز (U). وتمثل هذه الطاقة الداخلية مجموع الطاقة الكامنة والطاقة الحركية للذرات والجزيئات ضمن النظام، أي جميع الأنماط التي يمكن أن تنتقل مباشرة كالحرارة، كما تنتمي الطاقة الكيميائية (المختزنة في الروابط الكيميائية) والطاقة النووية (الموجودة في نوى الذرات) إلى الطاقة الداخلية لنظام.
بدأت دراسات الديناميكا الحرارية مع اختراع الآلة البخارية وترتب عليها قوانين كثيرة تسري أيضا على جميع أنواع الآلات؛ وبصفة خاصة تلك التي تحول الطاقة الحرارية إلى شغل ميكانيكي مثل جميع أنواع المحركات أو عند تحول الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية مثلا أو العكس.
نفرق في الثرموديناميكا بين «نظام مفتوح» و«نظام مغلق» و«نظام معزول». في النظام المفتوح تعبر مواد النظام حدود النظام إلى الوسط المحيط، بعكس النظام المغلق فلا يحدث تبادل للمادة بين النظام والوسط المحيط. وفي النظام المعزول فلا يحدث بالإضافة إلى ذلك تبادل للطاقة بين النظام المعزول والوسط المحيط، وطبقا لقانون بقاء الطاقة يبقى مجموع الطاقات الموجودة فيه (طاقة حرارية، وطاقة كيميائية، وطاقة حركة، وطاقة مغناطيسية...إلخ) تبقى مجموعها ثابتا.
توضح لنا الديناميكا الحرارية اعتماد الحرارة والشغل الميكانيكي عند حدود النظام على دوال الحالة التي تصف حالة النظام. ومن دوال الحالة التي تصف النظام نجد: درجة الحرارة "T"، والضغط "p"، وكثافة الجسيمات "n"، والجهد الكيميائي "μ" وهذه تسمى "خواص مكثفة"، وصفات أخرى مثل الطاقة الداخلية "U" وإنتروبيا "S"، والحجم "V" وعدد الجسيمات "N"، وقد جرى العرف على تسميتها كميات شمولية. الفرق بين الكميات المكثفة والكميات الشمولية ينحصر في كون الدوال المكثفة لا تتغير بتضخيم النظام (إضافة جزء جديد) مثل الكثافة والحرارة النوعية، أما الدوال الشمولية أو الكميات الشمولية فهي تزداد بتضخيم النظام مثل عدد الجسيمات، والطاقة الداخلية (المحتوى الحراري في النظام).
أصل الكلمة.
المصطلح في اللغات الأوروبية مأخوذ من الأصول اليونانية θέρμη أي حرارة وδύναμις أي طاقة، وتترجم إلى الديناميكا الحرارية.
تمهيد.
في أواخر القرن الثامن عشر ظهر علم الديناميكا الحرارية كعلم يدرس تحول الطاقة الحرارية إلى عمل ميكانيكي، واستنادا إلى ذلك وضعت الأسس النظرية لعمل الآلات الحرارية. غير أن التطور المستمر في المحركات الحرارية أعطى علم الديناميكا الحرارية أهمية كبيرة تخطت حدود الهندسة الحرارية لتلقى استخداما واسعا في فروع مختلفة من العلوم الأساسية كالفيزياء والكيمياء، وتقنية الطاقة وتقنية المحركات على اختلاف أنواعها وتقنية البطاريات. والديناميكا الحرارية الحديثة هو العلم الذي يتطرق إلى دراسة قوانين التحولات المتبادلة لمختلف أشكال الطاقة، كما ويعالج العمليات أو الظواهر التي تحدث في الطبيعة من خلال تحول الطاقة من شكل إلى آخر. وتختلف الديناميكا الحرارية عن الفيزياء والكيمياء بأنها لا تستند إلى أي نموذج لبناء المادة، كما لا ترتبط بأي تصور عن البنية الجزيئية لهذه المادة، ولكنه يعتمد على القوانين التي تم التوصل إليها تجريبيا.
وعلم الديناميكا الحرارية يرتكز على ثلاث قوانين تجريبية ومعادلة الحالة:

تطورت أساسيات علم الترموديناميكا بدراسة تغيرات الحجم والضغط ودرجة الحرارة في الآلة البخارية
كيف يتم تمثيل الطاقة الداخلية لنظام في دراسة الترموديناميكا؟
هو أحد فروع الميكانيكا الإحصائية الذي يدرس خواص انتقال الشكل الحراري للطاقة وتحولاته إلى أوجه أخرى منها
ما هي الديناميكا الحرارية؟
يدرس خواص انتقال الشكل الحراري للطاقة وتحولاته إلى أوجه أخرى منها، مثل تحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية
ما هي فروع الميكانيكا الإحصائية؟
تحول الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية مثلما في محطات القوى
ما هي خواص انتقال الشكل الحراري للطاقة وتحولاته؟
مثلما في محرك احتراق داخلي والآلة البخارية
ما هي أمثلة لتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية؟
مثلما في محطات القوى

ما هي أمثلة لتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية؟
كما في توليد الكهرباء من السدود والأنهار
ما هي أمثلة لتحويل الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية؟
تنتمي الطاقة الكيميائية (المختزنة في الروابط الكيميائية) والطاقة النووية (الموجودة في نوى الذرات) إلى الطاقة الداخلية لنظام
ما هي الطاقة الكيميائية والطاقة النووية في النظام؟
تسري أيضا على جميع أنواع الآلات؛ وبصفة خاصة تلك التي تحول الطاقة الحرارية إلى شغل ميكانيكي
ما هي القوانين المرتبطة بالآلة البخارية وكيف تؤثر في دراسة الديناميكا الحرارية؟
وطبقا لقانون بقاء الطاقة يبقى مجموع الطاقات الموجودة فيه (طاقة حرارية، وطاقة كيميائية، وطاقة حركة، وطاقة مغناطيسية...إلخ) تبقى مجموعها ثابتا
ما هو تأثير قانون بقاء الطاقة على النظام المعزول؟
النظام على دوال الحالة التي تصف حالة النظام
ما هي الدوال المكثفة التي تصف حالة النظام في الديناميكا الحرارية؟
الكميات الشمولية فهي تزداد بتضخيم النظام مثل عدد الجسيمات
ما هي الكميات الشمولية في الديناميكا الحرارية وما هي الفروقات بينها وبين الكميات المكثفة؟
المصطلح في اللغات الأوروبية مأخوذ من الأصول اليونانية θέρμη أي حرارة وδύναμις أي طاقة، وتترجم إلى الديناميكا الحرارية.
تمهيد.
ما هي أصول كلمة "الديناميكا الحرارية" وما معناها في اللغات الأوروبية؟
يدرس تحول الطاقة الحرارية إلى عمل ميكانيكي، واستنادا إلى ذلك وضعت الأسس النظرية لعمل الآلات الحرارية.
كيف ظهرت الديناميكا الحرارية كعلم في القرن الثامن عشر؟
أهمية كبيرة تخطت حدود الهندسة الحرارية لتلقى استخداما واسعا في فروع مختلفة من العلوم الأساسية كالفيزياء والكيمياء، وتقنية الطاقة وتقنية المحركات على اختلاف أنواعها وتقنية البطاريات.
ما هي أهمية الديناميكا الحرارية في العلوم المختلفة مثل الفيزياء والكيمياء وتقنية الطاقة؟
العلم الذي يتطرق إلى دراسة قوانين التحولات المتبادلة لمختلف أشكال الطاقة
ما هو مجال دراسة الديناميكا الحرارية الحديثة؟
علم الديناميكا الحرارية يرتكز على ثلاث قوانين تجريبية ومعادلة الحالة:
ما هي القوانين التجريبية الثلاث ومعادلة الحالة التي ترتكز عليها الديناميكا الحرارية؟