دمای صفر مطلق - نقطه توقف حرکت مولکولها

2024 نویسنده: Henry Conors | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-02-12 06:33

اصطلاح "دما" در زمانی ظاهر شد که فیزیکدانان تصور می کردند که اجسام گرم از مقدار بیشتری از یک ماده خاص - کالری - نسبت به همان اجسام، اما سرد تشکیل شده اند. و دما به عنوان مقدار مربوط به مقدار کالری در بدن تفسیر شد. از آن زمان به بعد دمای هر جسم بر حسب درجه اندازه گیری می شود. اما در واقع اندازه گیری انرژی جنبشی مولکول های متحرک است و بر این اساس باید مطابق با سیستم واحدهای C بر حسب ژول اندازه گیری شود.

مفهوم "دمای صفر مطلق" از قانون دوم ترمودینامیک ناشی می شود. بر اساس آن، فرآیند انتقال گرما از یک جسم سرد به یک جسم گرم غیرممکن است. این مفهوم توسط فیزیکدان انگلیسی W. Thomson معرفی شد. ملکه انگلیس به خاطر دستاوردهایش در فیزیک، عنوان نجیب "لرد" و عنوان "بارون کلوین" را به او اعطا کرد. در سال 1848، دبلیو تامسون (کلوین) استفاده از مقیاس دمایی را پیشنهاد کرد که در آن دمای صفر مطلق مربوط به سرمای شدید را به عنوان نقطه شروع در نظر گرفت و درجه سانتیگراد را به عنوان قیمت تقسیم در نظر گرفت. واحد کلوین 1/27316 دمای نقطه سه گانه آب (حدود 0 درجه سانتیگراد) است، یعنی. دمایی که در آن آب خالص بلافاصلهبه سه شکل یخ، آب مایع و بخار وجود دارد. دمای صفر مطلق کمترین دمای پایین ممکن است که در آن حرکت مولکول ها متوقف می شود و دیگر امکان استخراج انرژی حرارتی از ماده وجود ندارد. از آن زمان، مقیاس دمای مطلق به نام او نامگذاری شده است.

دما در مقیاس های مختلف اندازه گیری می شود

متداول ترین مقیاس دمایی که استفاده می شود مقیاس درجه سانتیگراد نام دارد. این بر روی دو نقطه ساخته شده است: در دمای انتقال فاز آب از مایع به بخار و آب به یخ. A. سلسیوس در سال 1742 پیشنهاد کرد که فاصله بین نقاط مرجع را به 100 بازه تقسیم کرده و نقطه جوش آب را صفر در نظر بگیرید در حالی که نقطه انجماد 100 درجه است. اما K. Linnaeus سوئدی پیشنهاد کرد برعکس عمل کنید. از آن به بعد، آب در دمای صفر درجه سلسیوس یخ می زند. اگرچه باید دقیقاً در درجه سانتیگراد بجوشد. صفر مطلق در درجه سانتیگراد منفی 273.16 درجه سانتیگراد است.

چندین مقیاس دمایی دیگر وجود دارد: فارنهایت، رئومور، رانکین، نیوتن، رومر. آنها نقاط مرجع و فواصل مقیاس متفاوتی دارند. به عنوان مثال، مقیاس Reaumur نیز بر اساس معیارهای جوشاندن و انجماد آب ساخته شده است، اما دارای 80 بخش است. مقیاس فارنهایت، که در سال 1724 ظاهر شد، تنها در برخی از کشورهای جهان، از جمله ایالات متحده، در زندگی روزمره استفاده می شود. نقاط مرجع: یکی دمای مخلوط یخ آب - آمونیاک و دیگری دمای بدن انسان است. مقیاس به صد بخش تقسیم می شود. صفر سلسیوس مربوط به 32 درجه فارنهایت است. تبدیل درجه به فارنهایت را می توان با استفاده از فرمول انجام داد: F \u003d 1.8 C + 32. ترجمه معکوس: C \u003d (F -32)/1، 8، که در آن: F - درجه فارنهایت، C - درجه سانتیگراد. اگر برای شمارش تنبل هستید، به سرویس آنلاین تبدیل سلسیوس به فارنهایت بروید. در کادر، تعداد درجه سانتیگراد را تایپ کنید، روی "Ccalculate" کلیک کنید، "Fahrenheit" را انتخاب کنید و روی "Start" کلیک کنید. نتیجه بلافاصله ظاهر می شود.

مقیاس رنکین به افتخار فیزیکدان انگلیسی (به طور دقیق تر اسکاتلندی) ویلیام جی رانکین، معاصر سابق کلوین و یکی از خالقان ترمودینامیک فنی نامگذاری شده است. در مقیاس او سه نکته مهم وجود دارد: شروع صفر مطلق، نقطه انجماد آب 491.67 درجه رانکین و نقطه جوش آب 671.67 درجه است. تعداد تقسیمات بین انجماد آب و جوشش در هر دو رانکین و فارنهایت 180 است.

بیشتر این مقیاس ها منحصراً توسط فیزیکدانان استفاده می شود. و 40 درصد از دانش‌آموزان دبیرستانی آمریکایی که این روزها مورد بررسی قرار گرفتند، گفتند که نمی‌دانند دمای صفر مطلق چیست.