گرما و ترمودینامیک رسیدگی ترمودینامیک در فیزیک با فهم و شعور معنا گرما و دما و تفاوت آن ها استارت میشود. گرما یا این که حرارت نوعی انرژی درونی (انرژی داخلی) میباشد که در تاثیر تکان تصادفی مولکولهای تشکیل دهنده یک ماده و یا این که به وسیله تابش به آن ماده به وجود معلم خصوصی فیزیک در همدان می آید.
این در حالی میباشد که دما به معنای میانگین یا این که معدل یک قسمت از انرژی درونی یک جسم میباشد. بدین ترتیب دما انرژی پیوندهای مولکولی یا این که چرخش مولکولی را مشمول نمی شود.
ذیلترین شرایط انرژی ممکن برای یک ماده در پوسته صفر مطلق دما تعریفوتمجید میشود (
−
273.15
C
−273.15 C
یا این که
−
459.67
F
−459.67 F
). همینطور وضعیتی را که در آن جسمی در تماس با یک یا این که تعدادی جسم دیگر در غایت به دمای یکنواختی می رسد، تعادل گرمایی مینامیم. دانش تفحص وضعیت موادی که در حدود وصال به تعادل گرمایی می باشند یا این که دقیقا دراینحالت قرار داراهستند، «ترمودینامیک» نامیده میگردد. در ترمودینامیک قوی هستیم گونه های متنوعی از سیستمهای گرمایی را فارغ از حدس جزئیات ریزساختارهای آنان پژوهش کنیم. این پژوهش بر مبنای چهار ضابطه اصلی ترمودینامیک اعمال میشود که همچون ضوابط نیوتن، اساس و پایه ترمودینامیک محسوب میشوند. در نصیبهای آنگاه این قانون ها را معرفی می کنیم.
مقاله پیشنهادی: ترمودینامیک چیست ؟ – یادگرفتن دانش و مقررات به گویش بی آلایش
قانون ها ترمودینامیک
به عبارتیطور که اشاره کردیم، یکی مباحثی که به ما یاری مینماید تا عالی متوجه شویم فیزیک چیست و چه گونه به رسیدگی موقعیت و انرژی درونی مواد می پردازد، یادگیری ضوابط ترمودینامیک میباشد. این چهار ضابطه عبارتاند:
ضابطه صفرم ترمودینامیک
ضابطه نخستین ترمودینامیک
ضابطه دوم ترمودینامیک
ضابطه سوم ترمودینامیک
در ضابطه صفرم ترمودینامیک میاموزیم که هرگاه دو سیستم مستقل با سیستم سومین در تعادل گرمایی باشند (
q
=
0
q=0
)، آن دو سیستم نیز با هم در تعادل گرمایی بوده و در فیض با هم همدما میباشند. انگیزه نامگذاری این ضابطه بهشکل ضابطه صفرم این میباشد که بعداز مقررات اولیه تا سوم معرفی شد، در حالی که زیربنای سه ضابطه آینده میباشد. البته ضابطه اولیه ترمودینامیک به عبارتی اصل بقا یا این که پایستگی انرژی میباشد که در نصیب مکانیک به آن اشاره شد. این ضابطه در اینجا برای کمیت فیزیکی گرما یا این که انرژی درونی جاری ساختن می شود و ذکر مینماید که برای تک تک تغییرات چهره داده گردیده در یک سیستم ایزوله گردیده، مقدار این انرژی همواره اثبات باقی میماند.
نصیبهایی از سیستم ترمودینامیکی
ضابطه صفرم ترمودینامیک
همینطور زمینه ضابطه دوم ترمودینامیک تاکید بر این نکته میباشد که گرما از نقطهای با دمای تحتخیس به نقطهای با دمای فراتر جریان نمییابد، مگر اینکه فعالیت فرنگی یا این که نیروی فرنگی روی این سیستم انجام خواهد شد مانند کوشش تبرید در سردخانه. در اینجا بد وجود ندارد کمیت مهمی به اسم آنتروپی (
S
S
) را معرفی کنیم، زیرا تمجید دیگر ضابطه دوم ترمودینامیک بر مبنای آنتروپی میباشد. آنتروپی یک سیستم ذکرگر واحد سنجش بینظمی ذرات تشکیلدهنده آن میباشد و مسئله مهم ضابطه دوم نیز، معدود نشدن آنتروپی یک سیستم ایزوله گردیده با گذر فرصت میباشد. در سومین ضابطه از مقررات ترمودینامیک ذکر میشود که آنتروپی در صفر مطلق دما متساوی میباشد با صفر. صفر شدن آنتروپی بدین مضمون میباشد که سیستم در کمترین موقعیت بینظمی خویش یا این که در منظمترین شرایط ممکن خویش جایدارد.
دو حیطه صورتی و آبیرنگ
ضابطه دوم ترمودینامیک
مکانیک آماری
بعد از اینکه حافظه گرفتیم معنا گرما و مقررات ترمودینامیک در فیزیک چیست، مقدمات ما یحتاج برای یادگیری قسمت دیگری از فیزیک به اسم «مکانیک آماری» (Statistical Mechanics) برای ما مهیا شدهاست. در مکانیک آماری به حصول خاصیت حجمی (Bulk Properties) سیستمهای ترمودینامیکی با دقت به خاصیت مکانیکی مولکولهای تولیدکننده آن ها پرداخته می شود. دراین مراحل آشوبهای مولکولی استیناف گردیده و ضوابط احتمال نیز انجام میشوند. با حدس هر تنظیمات ممکن از ذرات، احتمال وقوع یک شرایط آشفته از حالت منظم بیشتر میباشد، به عبارتیطور که در ضابطه دوم ترمودینامیک گفته شده میباشد.
این نوع ادله کردن که از دید ریاضیاتی در هیبت دقیقی قرار میگیرد، نوعی مکانیک آماری میباشد که قابلیت و امکان بهدست آوردن مقررات ترمودینامیک را نیز مهیا مینماید. ولی در مقایسه با ترمودینامیک، مکانیک آماری می تواند به ما بیشتر یاری دهد. از جمله، در تعریف افت و خیزهای قسمتهای گوناگون یک سیستم در حالی که ترمودینامیک تنها خوی معدل این سیستم را انتخاب مینماید. یک مثال از پدیده افت و خیز، جنبش تصادفی ذرات خرد آویزان در یک سیال میباشد که جنبش براونی نامیده میگردد.
مکانیک آماری در سطح های توسعه یافتهخیس خویش بهمکان مکانیک کلاسیکی، از مقررات مکانیک کوانتومی به کار گیری مینماید. به همین ادله درین سطح مکانیک آماری، مکانیک آماری کوانتومی نامیده میشود. از کاربردهای مکانیک آماری کوانتومی میاقتدار به فیزیک پلاسما (بازرسی گازهای تماما یونیزه گردیده) و رسیدگی ساختار ستارهای اشاره نمود. از نظر میکروسکوپی، ضوابط ترمودینامیکی ذکر مینمایند در حالی که از لحاظ کمیتی و عددی انرژی تمام هر سیستم ایزوله گردیده اثبات میباشد، آن چیزی که میاقتدار تحت عنوان چگونگی این انرژی در لحاظ گرفت، طی حرکات غیرقابلاجتناب سیستم افت مینماید. در سود وضعیتهایی با بی نظمی زیاد در سیستم ساخت و ساز میشود تا هنگامی که به بیشترین ترازو بینظمی خویش یا این که ماکزیمم آنتروپی رسد. دراین موقعیت تک تک نصیبهای سیستم در دمای یکسانی قرار داراهستند. درحالتی که بخواهیم این توضیحات را راجع به دنیا تحت عنوان یک کلیت ایزوله گردیده بکار ببریم، این حالت نابسامان آخری «مرگ گرما» نامیده میگردد.

قوانین حرکت