مروری بر نگاه ترمودینامیکی به بیلان آب با تأکید بر انتروپی و اصل تولید حداکثر انتروپی

Abstract

در نگاه ترمودینامیکی به چرخه هیدرولوژی، این چرخه از طریق فرایندهای ترمودینامیک به سوی وضعیت غیرتعادلی ترمودینامیکی و تولید حداکثر انتروپی پیش می‌رود. لذا امکان شناخت و توصیف آن از طریق محاسبه نرخ تولید انتروپی و اصل تولید حداکثر انتروپی (MEP) وجود دارد. بر طبق اصل MEP اگر در یک سیستم به اندازه کافی درجه آزادی وجود داشته باشد، آن سیستم وضعیت پایدار را اتخاذ خواهد کرد، به‎طوری که تولید انتروپی در آن تحت محدودیت‌های موجود حداکثر می‏شود. اصل MEP می‎تواند به برآورد مؤلفه‎ها و پارامترهای هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز بدون نیاز به شناخت تفصیلی مشخصات سیستم کمک نماید. با توجه به اهمیت این موضوع در علم مدل‎سازی هیدرولوژیکی و کمبود منابع فارسی در این زمینه، مطالعه حاضر با استفاده از منابع علمی معتبر چرخه هیدرولوژی را با نگاه ترمودینامیکی مورد بررسی قرار می‌دهد. در این مطالعه چرخه هیدرولوژی به عنوان یک سیستم ترمودینامیکی مورد توجه قرار می‎گیرد و نحوه محاسبه نرخ تولید انتروپی توسط هر یک از مؤلفه‎‌های بیلان آب ذکر می‏شود. هم‎چنین، نحوه برآورد مؤلفه‌های هیدرولوژیکی با استفاده از اصل MEP در خلال یک مثال ساده بیان می‎شود. به‎طور کلی، اصل MEP نویدی بزرگ است برای شناخت بهتر فرآیندهای هیدرولوژیکی درون سیستم زمین و توسعه مدل‌ها بر اساس ترمودینامیک غیرتعادلی.