/**
Warning: Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/theorium/theorium.net/wp-content/themes/disto/functions.php:931) in /home/theorium/theorium.net/wp-includes/feed-rss2.php on line 8
نوشته صفر مطلق یا دمای صفر کلوین اولین بار در بنیاد بین المللی تئوری ها و دکترین ها. پدیدار شد.
]]>صفر مطلق یا دمای صفر کلوین ؛ دمای صفر کلوین به صفر مطلق معروف است. در واقع در این دما آنتروپی و آنتالپی صفر میشود. به طور دقیق این دما برابر ۲۷۳٫۱۵- درجه سلسیوس (سانتیگراد) یا ۴۵۹٫۶۷- درجه فارنهایت است. لرد کلوین تصور میکرد که از دمای صفر کلوین نمیتوان به دمای کمتری دست یافت. چگالی گاز های کامل را میتوان از رابطه p.m÷rt به دست آورد.
در سال ۲۰۰۰ دانشگاه صنعتی هلسینکی از طریق رابطه چگالی گاز های کامل اعلام کرد که به پایینترین دمای ممکن در آزمایشگاه دست یافتهاند. این دما ۱۰۰ پیکو کلوین است که هنوز ۱۰۰ پیکو کلوین از دمای صفر کلوین گرم تر است.
بنابر نظریههای تثبیت شده ترمودینامیک و مکانیک آماری، دمای صفر کلوین پایینترین دمای ممکن است. کم ترین درجه برای نقطه جوش را هلیم با -۲۶۹ درجه سانتیگراد معادل ۴ درجه کلوین به خود اختصاص داده است.در این دما انرژی جنبشی ذرات سازنده به کمینه خود میرسد و آنتروپی نیز صفر میگردد.
با یک درک نظری بهتر از صفر مطلق، دانشمندان برای رسیدن به این دما در آزمایشگاه مشتاق بودند. تا ۱۸۴۵، مایکل فارادی تلاش کرد تا بیشتر گازهایی را که تا آن زمان شناخته شده بودند را به مایع تبدیل کند، و با رسیدن به -۱۳۰ درجه سانتیگراد به رکورد جدیدی از پایینترین دما رسید.
فارادی معتقد بود که گازهای مشخصی، همچون اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن باید گازهای دائمی باشند و امکان مایعکردن آنها وجود ندارد. دههها بعدتر، در سال ۱۸۷۳ دانشمند نظری هلندی یوهان دیدریک وان در والس نشان داد که این گازها را میتوان به مایع تبدیل کرد، ولی فقط تحت شرایط فشار بسیار بالا و دمای بسیار پایین.
در سال ۱۸۷۷، لوئیس پل کایتت در فرانسه و رائول پیکتت در سوئیس موفق به تولید اولین قطرههای هوای مایع در -۱۹۵ سانتیگراد شدند. در ادامه در سال ۱۸۳۳ استادان لهستانی زیگمونت وروبلوسکی و کارول اولژوسکی به تولید اکسیژن مایع در دمای -۲۱۸ سانتیگراد پرداختند.
شیمیدان و فیزیکدان اسکاتلندی جیمز دیوئر و فیزیکدان هلندی هایک کامرلینگ اونس به چالش مایعسازی دیگر گازها همچون هیدروژن و هلیوم وارد شدند. در سال ۱۸۹۸، پس از ۲۰ سال تلاش، دیوئر اولین نفری بود که هیدروژن را مایع کرد، و به رکورد دمای -۲۵۲ درجه سانتیگراد رسید.
هرچند کامرلینگ اونس رقیب او اولین نفری بود که هلیوم را مایع کرد، و این کار را در سال ۱۹۰۸ با استفاده از چندین مرحله پیشسردسازی و چرخه همپسون-لینده انجام داد. وی دما را تا نقطه جوش هلیوم در -۲۶۹ درجه سانتیگراد پایین آورد. با کاهش فشار هلیوم مایع او حتی به دماهای پایینتر نزدیک به ۱٫۵ درجه کلوین رسید.
اینها سردترین دماهای بدست آمده بر روی زمین تا آن زمان بودند و این دستاورد منجر به دریافت جایزه نوبل توسط او در سال ۱۹۱۳ شد. کامرلینگ اونس به مطالع خصوصیات مواد در دماهای نزدیک به صفر مطلق ادامه داد و برای اولین بار مفاهیم ابررسانایی و ابرشارگی را توضیح داد.
حرکت مولکولی (یا گرما) در دمای نزدیک به ۱۵/۲۷۳ـ درجه سانتیگراد (۶۷/۴۵۹ـ درجه فارنهایت) به صفر نزدیک میشود. این دما را صفر مطلق میگویند و پایینترین حد نظری دماست.
حرکت مولکولی (یا گرما) در دمای نزدیک به ۱۵/۲۷۳ـ درجه سانتیگراد (۶۷/۴۵۹ـ درجه فارنهایت) به صفر نزدیک میشود. این دما را صفر مطلق میگویند و پایینترین حد نظری دماست. به صفر مطلق نیز مانند سرعت نور میتوان نزدیک شد.
اما واقعاً نمیتوان به آن رسید، برای رسیدن به آن کمیت نامتناهی انرژی لازم است. مقیاس دمایی استوار بر پایۀ صفر مطلق را مقیاس کلوین کلوین با نشان K بودن علامت درجه یعنی، (º ) میگونید. یک درجه کلوین با یک درجه سلسیوس برابر است.
انرژی هر جسم در صفر مطلق را «انرژی نقطه صفر» میگویند. بنابر اصل عدم قطعیت هایزنبرگ اتمها و مولکولها فقط در ترازهای انرژی معینی میتوانند وجود داشته باشند: پایینترین تراز انرژی را حالت پایه و همۀ ترازهای بالاتر را حالت برانگیخته مینامند. در صفر مطلق تمام ذرات حالت پایه هستند.
تامسون بزرگترین فیزیکدان عصر خویش بود او به مدت ۵۳ سال در سمت استادی دانشگاه گلاسگو فعالیت کرد، اما معلم و سخنران ناموفقی بود. چندان مجذوب کارهای خویش میشد که اگر در هنگام تدریس ایده جدیدی به ذهنش میرسید، در خود فرو میرفت و به کلی موضوع تدریس خود را فراموش میکرد. البته نمونۀ پروفسور کم نبود؛ ذهنی خارق العاده و شخصیتی قوی داشت. گفته است: «علم بر طبق قوانین ابدی شرافت متعهد است با هر مسئلهای که میتواند به آن عرضه شود بدون هراس روبرو شود.
نوشته صفر مطلق یا دمای صفر کلوین اولین بار در بنیاد بین المللی تئوری ها و دکترین ها. پدیدار شد.
]]>نوشته قوانین ترمودینامیک ؛ چکیده قانون اول و دوم اولین بار در بنیاد بین المللی تئوری ها و دکترین ها. پدیدار شد.
]]>
قوانین ترمودینامیک ؛ چکیده قانون اول و دوم ؛ در این پست تلاش کرده ایم تا دو مورد از چهار قانون مشهور به قوانین ترمودینامیک (قانون صفر، قانون اول، قانون دوم، قانون سوم) را به صورتی چکیده معرفی کنیم. قوانین ترمودینامیک به چهار قانونی فیزیکی گفته میشود که از واحدهای اصلی فیزیک، (مانند فشار، انرژی و آنتروپی) برای توصیف سیستمهایترمودینامیکی در یک تعادلگرمائی استفاده میکند. قوانین عنوان شده به توضیح این موضوع میپردازند که هریک از این واحدهای اصلی در شرایط گوناگون چگونه رفتار میکنند و بعضی از پدیدهها مانند حرکتدایمی را منع مینماید.
گرما شکلی از انرژی و انرژی پایسته است. بیان این قانون به شکل معادله عبارت است از که WـQ=U∆ در آن U∆ تغییر انرژی داخلی سیستم است، Q انرژی گرمایی دریافتی سیستم، و کار W کار انجام شده در سیستم است (در فیزیک حرف بزرگ یونانی دلتا، ∆، نماینده «تغییر» در یک کمیت است). در «ترمودینامیک»، «ترمو» به معنی گرما و «دینامیک» به معنی کار است.
بیان این قانون به شکل معادله عبارت است از که WـQ=U∆ در آن U∆ تغییر انرژی داخلی سیستم است، Q انرژی گرمایی دریافتی سیستم، و کار W کار انجام شده در سیستم است (در فیزیک حرف بزرگ یونانی دلتا، ∆، نماینده «تغییر» در یک کمیت است). در «ترمودینامیک»، «ترمو» به معنی گرما و «دینامیک» به معنی کار است.
قانون اول یکی از مهمترین قانونهای فیریکی است. به زبان ساده، تکرار قانون بقای انرژی به خلق و نه از بین میرود، بلکه ممکن است از حالتی به حالت دیگر تغییر کند.
مایر پزشک فاقد تحصیلاتی در زمینه فیزیک بود. وقتی به عنوان پزشک در یک کشتی هلندی در جنوب شرقی آسیا خدمت میکرد پی برد که خون ملوانان بیش از حد سرخرنگ است. فکر میکرد که گرمای نواحی گرمسیر آهنگ سوخت و ساز را افزایش داده و در نتیجه به افزایش اکسیژن خون ملوانان انجامیده است. او در استدلال خویش یک گام پیشتر رفت: فعالیتهای عضلانی (کار) نیز گرما تولید میکنند و باید بین کار و گرما رابطهای برقرار باشد.
گرما به خودی خود از جسم سردتر به جسم گرمتر جاری نمیشود. بنابراین قانون، بسیاری از فرایندها در طبیعت بازگشتناپذیرند و هیچگاه به عقب برنمیگردند.
احکام معادل قانون دوم فراوان اند، که هر کدام را دانشمند متفاوتی در زمان متفاوتی تدوین و اعلام کرده است. بنابراین قانون، بسیاری از فرایندها در طبیعت بازگشتناپذیرند و هیچگاه به عقب برنمیگردند: سوخت مصرف شده برای همیشه از بین میرود، املت را نمیتوان به تخم مرغ تبدیل کرد، ماشینهای منزوی نمیتوانند در حال حرکت دائم بمانند. این قانون جهت زمان را نیز تعیین میکند (زمان نمیتواند به عقب برگردد.)
در سال ۱۸۶۵ کلاوزیوس اصلاًح آنتروپی را به عنوان معیار بینظمی و یا کاتورهای بودن هر سیستم به کار برد. هرچه سیستم بینظمتر و کاتورهایتر باشد، آنتروپی آن افزایش مییابد، و هنگامی که به آب گرما میدهند و به بخار تبدیلاش میکنند آنتروپی آن حتی بسیار بیشتر هم میشود. آنتروپی هر سیستم بازگشتناپذیر باید افزایش یابد، بنابر این آنتروپی عالم در حال افزایش است.
بنابر قانون سوم ترمودینامیک، که سرد کردن یک جسم تا دمای صفر مطلق ناممکن است. این دما معادل Cº ۱۵/۲۷۳ (Fº ۶۷ º/۴۵۹) است.
جان دبلیو کمپل آمریکایی (۱۹۱۰ـ ۱۹۷۱) نویسنده داستانهای علمی ـ تخیلی قوانین ترمودینامیک را از این قرار تعبیر کرده است؛
اولین قانون ترمودینامیک: نمیتوانی ببری.
دومین قانون ترمودینامیک: نمیتوانی مساوی کنی.
سومین قانون ترمودینامیک: نمیشود که از این بازی خلاص شوی.
نوشته قوانین ترمودینامیک ؛ چکیده قانون اول و دوم اولین بار در بنیاد بین المللی تئوری ها و دکترین ها. پدیدار شد.
]]>