ترمودینامیک، علم گرمایی جدید

نظریه گرما تا اواخر قرن هجدهم، که گرما را سیّالی بی وزن به نام «کالریک» می دانستند، به صورت یک علم کمّی ظاهر نشد. شباهت این سیال را به صورت «جریان» ظاهری گرما از دمایی بالا به دمایی پایین تصور می کردند.
شنبه، 23 شهريور 1392
تخمین زمان مطالعه:
موارد بیشتر برای شما
ترمودینامیک، علم گرمایی جدید
ترمودینامیک، علم گرمایی جدید

نویسنده: ویلیام کروپر
مترجم: احمد خواجه نصیر طوسی



 
نظریه گرما تا اواخر قرن هجدهم، که گرما را سیّالی بی وزن به نام «کالریک» می دانستند، به صورت یک علم کمّی ظاهر نشد. شباهت این سیال را به صورت «جریان» ظاهری گرما از دمایی بالا به دمایی پایین تصور می کردند. مهندسان قرن هجدهم می دانستند که یک «ماشین حرارتی» چنانچه اجزای آن ماهرانه طراحی شده باشند، با استفاده از این جریان گرمایی می تواند برونداد کار مفیدی تولید کند.
فرض اساسی نظریه کالریک این بود که گرما «پایستار» است، یعنی تباهی ناپذیر و خلق ناشدنی است. این فرض برای پیشگامان نظریه گرمایی، از جمله سادی کارنو(1)، که مطالعات او درباره ماشین حرارتی آغاز داستان ما از ترمودینامیک است، به خوبی کارآمد بود. اما در سالهای 1840، رابرت مایر(2)، جیمز جول(3)، هرمان هلمهلتز(4) و دیگران این فرض پایستاری گرما را به نقد کشیدند. انتقاد آنان نظریه کالریک را از میان برد، اما برای ایجاد یک نظریه جدید راهنمایی اندکی داشت.
وظیفه ساختن علم گرمایی جدید که سرانجام ترمودینامیک نامیده شد، در سالهای 1850 به دامان ویلیام تامسن (5) و رودولف کلازیوس (6) افتاد. یکی از از اجزای اساسی نظریه آنان، این مفهوم بود که هر سیستمی یک خاصیت ذاتی دارد. تامسن این خاصیت را «انرژی» نامید و بر این باور بود که انرژی تا حدی با حرکت کاتوره ای مولکولهای سیستم مربوط است. او نتوانست این تعبیر مولکولی را بهبود بخشد، زیرا در اواسط قرن نوزدهم ساختار، رفتار و حتی وجود مولکولها بحث انگیز و مورد اختلاف بود، اما او به این دریافت رسید که انرژی سیستم پایستار است، نه گرمای آن. او این استنتاج را در معادله دیفرانسیلی ساده ای بیان کرد.
در ترمودینامیک جدید، انرژی، شریکی همتراز؛ به نام «انتروپی» دارد. کلازیوس مفهوم انتروپی را ارائه و نامگذاری کرد، اما درباره تشخیص اهمیت آن مردّد بود. او در یک معادله دیفرانسیلی ساده دیگر نشان داد که چگونه انتروپی با گرما و دما مربوط می شود، و رسماً قانونی را بیان کرد که امروزه به عنوان قانون دوم ترمودینامیک مشهور است، با این بیان که: در سیستم منزوی، انتروپی به یک مقدار ماکزیمم افزایش می یابد. اما تردید داشت که از این پیشتر برود. این حالت تردید، بار دیگر ناشی از اعتبار فرضیه مولکولی بود.
ترمودینامیک، نیوتون خودش را داشت و آن را ویلارد گیبس (7) بود. در جایی که کلازیوس تردید داشت، گیبس مردد نبود. گیبس به مشارکت انرژی-انتروپی واقف بود و به آن «مفهوم پتانسیل شیمیایی» را افزود که در مطالعه تغییر شیمیایی بسیار سودمند است. او بدون گرفتن راهنمایی زیاد از نتایج آزمایشی-که معدودی از آنها در دسترس بود-طرح خود را در مورد فهرست طویلی از پدیده های متفاوت به کار گرفت. شاهکار گیبس طولانی بود و اما نوشته فشرده ای، به عنوان رساله ای درباره ترمودینامیک، در سالهای 1870 منتشر شد.
رساله گیبس چشم اندازهای نظری بسیار فراتر از نظریه گرما را که کلازیوس و تامسن در جست و جوی آن بودند، گشود. وقتی پیامهای متعدد گیبس فهمیده (یا کشف مجدّد) شد، قلمرو جدیدی پدید آمد. یکی از کاوشگران این قلمرو والتر نرنست (8) بود. او در جریان تحقیق نظریه ای بود برای میل ترکیب شیمیایی، یعنی نیرویی که واکنش شیمیایی را به راه می اندازد. وی از راه غیرمستقیم در قلمرو فیزیک و شیمی دمای پایین به نظریه مطلوب خود دست یافت.

پی نوشت ها :

1. Sadi carnot
2. Robert Mayer
3. James Joule
4. Hermann Helmholtz
5. William Thomson
6. Rudolf clausius
7. Willard Gibbs
8. Walther Nernst

منبع: کروپر، ویلیام ه؛ (1390)، فیزیکدانان بزرگ از گالیله تا هاوکینگ، ترجمه احمد خواجه نصیر طوسی، تهران؛ انتشارات فاطمی، چاپ سوم.

 

 

تبلیغات در راسخون
ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
موارد بیشتر برای شما
منتظران موعود؛ از ادعا تا آمادگی برای ظهور
منتظران موعود؛ از ادعا تا آمادگی برای ظهور
تاثیر آموزش مجازی بر یادگیری؛ پیشرفت یا افت تحصیلی؟
تاثیر آموزش مجازی بر یادگیری؛ پیشرفت یا افت تحصیلی؟
حنظله با هک تلفن فرمانده اسرائیلی به اسناد یگان یاهالوم دست یافت + فیلم
play_arrow
حنظله با هک تلفن فرمانده اسرائیلی به اسناد یگان یاهالوم دست یافت + فیلم
معرفی سامانه ۱۳۶ بازرسی کل کشور از زبان آقای قاضی
play_arrow
معرفی سامانه ۱۳۶ بازرسی کل کشور از زبان آقای قاضی
غارتگر شورشی و آشوبگر برای فرانسه؛ قهرمان دانشجو و شجاع برای ایران!
play_arrow
غارتگر شورشی و آشوبگر برای فرانسه؛ قهرمان دانشجو و شجاع برای ایران!
نادر محمدی: روس‌ها فقط بخاطر پرتاب اوت من را نخواستند
play_arrow
نادر محمدی: روس‌ها فقط بخاطر پرتاب اوت من را نخواستند
حواشی جالب از درخشش گوش شکسته‌های ایرانی در خاک آمریکا
play_arrow
حواشی جالب از درخشش گوش شکسته‌های ایرانی در خاک آمریکا
ایران آمریکا را در خاورمیانه آواره کرد
play_arrow
ایران آمریکا را در خاورمیانه آواره کرد
درگیری لفظی نمایندگان آمریکا و کوبا در سازمان ملل بر سر سیاست‌های دولت ترامپ + فیلم
play_arrow
درگیری لفظی نمایندگان آمریکا و کوبا در سازمان ملل بر سر سیاست‌های دولت ترامپ + فیلم
رئیس پیشین ام‌آی۶: یمنی‌ها شکست‌ناپذیر هستند + فیلم
play_arrow
رئیس پیشین ام‌آی۶: یمنی‌ها شکست‌ناپذیر هستند + فیلم
دفاع از انسانیت؛ بالاترین جهاد و گم‌شده‌ انسان معاصر
دفاع از انسانیت؛ بالاترین جهاد و گم‌شده‌ انسان معاصر
تا در شکست، سر شکست / استوری فاطمیه
play_arrow
تا در شکست، سر شکست / استوری فاطمیه
استوری شروع فاطمیه / روضه مادرم شروع شد
play_arrow
استوری شروع فاطمیه / روضه مادرم شروع شد
قطع دست یک فروشنده در تنکابن در اثر حمله با شمشیر
play_arrow
قطع دست یک فروشنده در تنکابن در اثر حمله با شمشیر
قهرمانان کشتی آزاد و فرنگی ایران در حرم امام رضا(ع)
play_arrow
قهرمانان کشتی آزاد و فرنگی ایران در حرم امام رضا(ع)