انتشار این مقاله


دستاوردهای عظیم (۲۶): صفر مطلق

در دمای صفر مطلق آنتروپی و آنتالپی صفر می‌شود.

مقیاس درجه حرارت کلوین، زاده‌ی ذهن خلاق مخترع و دانشمند بریتانیایی ویلیم تامسون یا همان لرد کلوین است. مقیاس کلوین یکی از سه مقیاس مشهور اندازه‌گیری دما در کنار مقیاس فارنهایت و سلسیوس است.

همانند دیگر مقیاس‌ها، نقطه‌ی انجماد و جوش آب تعیین‌کننده‌ی محدوده‌ی مقیاس است. بین نقطه‌ی انجماد ( K273.16) و جوش ( K373.16) صد درجه وجود دارد.

هر واحد در این مقیاس، ۱ کلوین خوانده می‌شوند و معادل یک درجه در مقیاس سلسیوس است. به همین دلیل هنگام گزارش دما در این مقیاس از نماد K به جای ° استفاده می‌شود. نکته‌ی مهم این است که در مثیاس کلوین دمای منفی وحود ندارد و کمترین دما همان ۰ K است. در دمای صفر مطلق آنتروپی و آنتالپی صفر می‌شود.


مقاله مرتبط:خودآگاهی انسان‌ ممکن است ناشی از اثر آنتروپی باشد


ایده‌ی ایجاد این مقیاس بعد کشف رابطه‌ی بین دما و حجم گاز در سال دهه‌ی ۱۸۰۰ میلادی به وجود آمد. دانشمندان تخمین زده‌اند که در دماهای زیر ۲۷۳.۱۵ – حجم گاز به صفر می‌رسد!

مقایسه‌ی مقیاس کلوین با مقیاس سلسیوس و فارنهایت

صفر مطلق

در سال ۱۸۴۸، کلوین از این تئوری برای ایجاد یک مقیاس دمایی مطلق استفاده کرد. او “مطلق” را به عنوان دمایی که در آن حرکت مولکول‌ها متوقف می‌شود یا به عنوان “سردی بی‌نهایت” تعریف کرد.

صفر مطلق از لحاظ فنی قابل دستیابی نیست. با این حال، دانشمندان توانسته‌اند دمای ماده را با تکنیک‌هایی مانند کاهش سرعت ذرات با لیزر تا کسری از یک کلوین کاهش دهند.

مقیاس کلوین تحت تأثیر نظریه‌ی موتور Carnot بود، نظریه‌ای که رابطه‌ی بین فشار، کار و درجه حرارت را بررسی می‌کند. این نظریه یکی از پایه‌های فیزیک و ترمودینامیک و راهی برای اندازه‌گیری کارایی یک موتور است.

کلوین ریاضیدانی با استعداد بود که این استعداد در برخی دیگر از اختراعات نقش داشت از جمله دستگاهی که به موفقیت کابل تلگراف و بسیاری از ابزارهای دریایی منجر شد.

تحقیق او در مورد ماهیت گرما به او برای شکل‌دهی قانون دوم ترمودینامیک کمک کرد که بیان می کند که گرما از یک جسم سردتر به جسم گرمتر جریان نمی‌یابد. مستندات کلوین از این قانون بیان می‌کند که بخشی از گرمای یک منبع انرژی با درجه حرارت بالا به انرژی کم‌کیفیت تنزل پیدا می‌کند.

استفاده از مقیاس کلوین

مقیاس کلوین به دلیل عدم وجود ارقام منفی یکی از مقیاس‌های موردعلاقه در علم است. برای مثال این مقیاس برای ثبت دمای بسیار پایین هلیوم مایع و نیتروژن مایع مناسب است. همچنین فقدان ارقان منفی محاسبه‌ی تفاوت بین دماها را آسان‌تر می‌کند، مثلاً دمای X سه برابر دمای Y است.

مقیاس کلوین برای مشخص کردن دمای رنگ نیز استفاده می‌شود. در یک برنامه نورپردازی مانند رنگ سفید، آبی یا قرمز روشن دمای کلوین دمای رنگ را نشان می‌دهد که مربوط به دمای فیزیکی یک شی است.

کلوین یک بلوک کربنی را گرم کرد که ابتدا به رنگ قرمز کم‌رنگ در آمد، سپس زرد براق و در نهایت درخشش آبی کمرنگ در بالاترین درجه حرارت دیده شد.

تبدیل مقیاس‌ها به یکدیگر

کلوین به فارنهایت: ۲۷۳.۱۵ عدد کم کنید سپس حاصل را در ۱.۸ ضرب کنید و نهایتاً ۳۲ عدد اضافه کنید.

فارنهایت به کلوین: ۳۲ عدد کم کنید سپس در ۵ ضرب کرده و سپس بر ۹ تقسیم کنید و نهایتاً ۲۷۳.۱۵ را اضافه کنید.

کلوین به سانتی‌گراد: ۲۷۳ عدد اضافه کنید.

سانتی‌گراد به کلوین: ۲۷۳ عدد کم کنید.

فاطمه مسیب‌پور


نمایش دیدگاه ها (0)
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *