فیزیک ِ محض!

[Ehsan]

ماهم با اقتدار این تاپیک رو دوباره ایجاد می کنیم تا جایی باشد برای بحثهای فیزیکی که ربطی به نجوم ندارد!

[erfan bayat]

دوستان فصل ۱۴ هالیدی همون اولش همهٔ اینارو گفته

[Tara]

تو کتابهای قدیمی درجه کلوین گفته میشد ولی مثل اینکه تو کتابهای جدید فقط کلوین گفته میشه.

اقای مهراجی میتونید اینجا رو ببینید

[Ehsan]

خوب در این فرصت ِ بعد از امتحانات بالاخره جواب ِ این پارادکس رو از یه منبعی پیدا کردم (همون منبعی که جناب شریعت زاده گفتند)!!! گفتم این جا هم بگذارم تا این (تنها) سوال ِ بی جواب ِ این تاپیک جواب داده بشه!!! خوب تمام ِ مشکل ِ پارادکس این اینجا شروع میشه که رویداد ِ دو (که تو این پست شرح داده شده) باید برای ِ ناظر ِ متحرک هم اتفاق بی افته اما مثل ِ این که اتفاق نمی افته. خوب بیایید تو ی ِ دستگاهی که ماشین ِ متحرک توش ساکنه رو بررسی کنیم و ببینیم که چه اتفاقی می افته (دقت کنید تو این چارچوب ماشین ثابته و گاراژ متحرک). فرض کنید طول ِ ماشین l هستش و طول ِ گاراژ l0 .

خوب وقتی گاراژ به ابتدای ِ ماشین میرسه یک سیگنال مبنی بر این که ماشین به ته ِ گاراژ خورده تولید میشه و تا زمانی که این سیگنال به انتهای ِ ماشین نرسیده ، ابتدای ِ ماشین تو این چارچوب به همراه ِ انتهای ِ گاراژ در حال حرکت به سمت انتهای ِ ماشین خواهد بود.

اما این ادامه دادن ِ حرکت باعث میشه طول ِ ماشین کوچیک بشه. طول ِ ماشین تا جایی کوچک میشه که سیگنال به ته ِ ماشین برسه. حالا تو این چارچوب ابتدای ِ ماشین با سرعت ِ v داره به سمت ِ انتهاش میره و سیگنال هم با سرعت ِ c (نور). وقتی سیگنال به ته ِ ماشین رسیده طول ِ ماشین میشه این:



خوب حالا برای ِ این که رویداد ِ دو رخ بده باید شرط ِ پایین برقرار باشه (طول ِ ماشین باید از طول ِ گاراژ تو این چارچوب کمتر باشه):



خوب این شرط با یه کم ضرب و تقسیم و اعمال ِ این شرط که ماشین بعد از برخورد به خاطر همون وضع ِ کشسانی کش میاد میشه این شرط:



خوب این شرط آشناست! سمت ِ چپ طول ِ ماشین توی دستگاه ِ گاراژ هستش و سمت ِ راست طول ِ گاراژ: طول ِ گاراژ بزرگتر از طول ِ ماشین توی ِ دستگاه ِ گاراژ! همان شرطی که اگر بر قرار باشه ماشین تو گاراژ جا میشه و رویداد ِ دو برای ِ چارچوب ِ گاراژ هم رخ میده.

پس رویداد ِ دو تو هر دو چارچوب رخ میده!!! و پارادکسی در کار نیست.

(من همین کار رو یک بار قبلا انجام دادم و اتفاقا خانم شهابی هم به این اشاره کردند اما یه جای ِ محاسباتمون ایراد داشت و یک ضریب ِ یک دوم کم و زیاد میشد! و در ضمن: این چیزیه که من بهش میگم جواب ِ قطعی! )

[sunriseprime]

با عرض معذرت از جناب احسان که بحث تا حدودی منحرف میشه (دیگه این مطلبو نوشته بودم حیفم اومد نذارم)
خوب گویا بحث به جاهای جالبی رسید. ...<!--?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /--><o:p></o:p>
بیاین کمی در مورد مطلق بودن مقیاس کلوین صحبت کنیم .<o:p></o:p>
برای اینکه تفاوت مقیاس کلوین و درجه سلسیوس را بهتر متوجه بشیم باید به سراغ تعاریف دما در مقیاس های ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک برویم .<o:p></o:p>
در دنیای روزمره ی ما (ابعاد ماکروسکوپیک) دما معیاری از سردی (!)و گرمی اجسام است. می دانیم آب در کنار دریا در فشار 1 اتمسفردر دمای صفر درجه یخ میزند و در 100 درجه سانتی گراد به جوش می آید . اینها همه تعاریف ماکروسکوپیک دما هستند . در این دیدگاه درجه حرارات های فارنهایت و سلسیوس (سانتی گراد) مناسب اند.<o:p></o:p>
ولی اگر ما در ابعاد الکترون ها بودیم ( ذرات میکروسکوپیک )شاید روی دیگری از دما را می دیدیم <o:p></o:p>
در این وضعیت دما معیاری است از جنبش ذرات یک جسم و با گرم کردن آن جسم انرژی درونی آن افزایش می یابد==> جنبش ذراتش زیاد میشود پس دمایش افزایش می یابد برای این دیدگاه ، کلوین مقیاس مناسب تری است .<o:p></o:p>
سوال اگر دما در دیدگاه میکروسکوپیک معیاری از جنبش ذرات آن جسم است پس دمای صفر کلوین چه وضعیتی است؟آیا می توان به این دما رسید؟<o:p></o:p>

خوب بیایید دمای صفر کلوین و صفر سلسیوس را باهم مقایسه کنیم:<!--?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /--><o:p></o:p>
صفر سلسیوس یعنی دمایی که آب در سطح دریا های آزاد یخ میزند . آیا این دما مطلق است؟<o:p></o:p>
خیر! پارامتر هایی چون فشار و ناخالصی و... روی دمای انجماد آب اثر میگذارند. مثلا در تهران آب در 2 درجه یخ میزند!<o:p></o:p>
ولی صفر کلوین چه ؟این کمیت هیچ ربطی به ماده خاص و شرایط خاص ندارد !<o:p></o:p>
صفر کلوین آن دمایی است که در آن جنبش ملکول ها به صفر میرسد . ملکول ها ی درون جسم از حرکت باز می ایستند!<o:p></o:p>
آیا میتوان اجسام را تا این دما سرد کرد؟<o:p></o:p>
خیر ! از لحاظ تئوری این کار امکان پذیر نیست زیرا با اصل عدم قطعیت هایزنبرگ در تضاد است !<o:p></o:p>
این اصل به بیان ساده میگوید تعیین دقیق انرژی در یک لحظه امکان پذیر نیست . حال اگر در دمای صفر مطلق باشیم <o:p></o:p>
یعنی ملکول ها هیچ جنبشی ندارند و انرژی آنها صفر است پس در یک لحظه (و به طبع در تمام لحظات )توانسته ایم انرژی ذرات را تعیین کنیم و این اصل عدم قطعیت را زیر سوال میبرد این نظرمنه و خالی از اشکال نیست دوستان تکمیل و احیانا تصحیح بفرمایند!<o:p></o:p>

[solh]

با عرض معذرت از جناب احسان که بحث تا حدودی منحرف میشه (دیگه این مطلبو نوشته بودم حیفم اومد نذارم)
خوب گویا بحث به جاهای جالبی رسید. ...<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /><o:p></o:p>
بیاین کمی در مورد مطلق بودن مقیاس کلوین صحبت کنیم .<o:p></o:p>
برای اینکه تفاوت مقیاس کلوین و درجه سلسیوس را بهتر متوجه بشیم باید به سراغ تعاریف دما در مقیاس های ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک برویم .<o:p></o:p>
در دنیای روزمره ی ما (ابعاد ماکروسکوپیک) دما معیاری از سردی (!)و گرمی اجسام است. می دانیم آب در کنار دریا در فشار 1 اتمسفردر دمای صفر درجه یخ میزند و در 100 درجه سانتی گراد به جوش می آید . اینها همه تعاریف ماکروسکوپیک دما هستند . در این دیدگاه درجه حرارات های فارنهایت و سلسیوس (سانتی گراد) مناسب اند.<o:p></o:p>
ولی اگر ما در ابعاد الکترون ها بودیم ( ذرات میکروسکوپیک )شاید روی دیگری از دما را می دیدیم <o:p></o:p>
در این وضعیت دما معیاری است از جنبش ذرات یک جسم و با گرم کردن آن جسم انرژی درونی آن افزایش می یابد==> جنبش ذراتش زیاد میشود پس دمایش افزایش می یابد برای این دیدگاه ، کلوین مقیاس مناسب تری است .<o:p></o:p>
سوال اگر دما در دیدگاه میکروسکوپیک معیاری از جنبش ذرات آن جسم است پس دمای صفر کلوین چه وضعیتی است؟آیا می توان به این دما رسید؟<o:p></o:p>

به این فکر میکنم ، که معلم شیمی اول دبیرستانمون میگفت حتی ازون کمتر هم میشه !! حالا من نمیدونم قضیه چیه !!

[sunriseprime]

فکر نکنم این طوری باشه
من با دلیل گفتم چرا !
دوستان نظر بدهند
اصلا در مقیاس کلوین دمای منفی نداریم
دما یک حد پایینی داره که اون هم همین صفر کلوینه مثل سرعت نور که حد بالاش 300000کیلومتر بر ساعته

[Amin-Mehraji]

با عرض معذرت از جناب احسان که بحث تا حدودی منحرف میشه (دیگه این مطلبو نوشته بودم حیفم اومد نذارم)
خوب گویا بحث به جاهای جالبی رسید. ...<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" /><o:p></o:p>
بیاین کمی در مورد مطلق بودن مقیاس کلوین صحبت کنیم .<o:p></o:p>
برای اینکه تفاوت مقیاس کلوین و درجه سلسیوس را بهتر متوجه بشیم باید به سراغ تعاریف دما در مقیاس های ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک برویم .<o:p></o:p>
در دنیای روزمره ی ما (ابعاد ماکروسکوپیک) دما معیاری از سردی (!)و گرمی اجسام است. می دانیم آب در کنار دریا در فشار 1 اتمسفردر دمای صفر درجه یخ میزند و در 100 درجه سانتی گراد به جوش می آید . اینها همه تعاریف ماکروسکوپیک دما هستند . در این دیدگاه درجه حرارات های فارنهایت و سلسیوس (سانتی گراد) مناسب اند.<o:p></o:p>
ولی اگر ما در ابعاد الکترون ها بودیم ( ذرات میکروسکوپیک )شاید روی دیگری از دما را می دیدیم <o:p></o:p>
در این وضعیت دما معیاری است از جنبش ذرات یک جسم و با گرم کردن آن جسم انرژی درونی آن افزایش می یابد==> جنبش ذراتش زیاد میشود پس دمایش افزایش می یابد برای این دیدگاه ، کلوین مقیاس مناسب تری است .<o:p></o:p>
سوال اگر دما در دیدگاه میکروسکوپیک معیاری از جنبش ذرات آن جسم است پس دمای صفر کلوین چه وضعیتی است؟آیا می توان به این دما رسید؟<o:p></o:p>

یه نکته ی خیلی مهمی اینجا وجود داره که دلم نیومد نگفته باشم ! و اون این که : تا امروز احدالناسی نتونسته دما رو تعریف کنه ! ، این حرف رو از کجا میگم ؟ ( از خودم که درنیاوردم !)
1 - نقل قول مستقیم از پروفسور شهرام آریا ( استاد خودم )
2 - کتاب مبانی ترمودینامیک ون وایلن ، صحفه ی 42 ، تساوی درجه ی حرارت ( دما )

ولی خوب اینطوری که نمیشه که ! ما باید دما رو بشناسیم آخه ! ولی اشتباه می شناسیم ! دما رو همون طوری که دوستمون سانرایزپرایم گفتن معیاری از سردی و گرمی جسم می دونیم ! ولی دما :
( باز دقیقا گفته ی های خود پروفسور رو میگم که خدای نکرده اشتباهی درش نباشه ) : دو سیستم وقتی با همدیگر تعادل حرارتی داشته باشند ، یک خاصیت مشترکی دارند که فقط تابعی از حالت سیستم است ، این خاصیت را دما می گویند .

یعنی چی این جمله ؟ خیلی ساده بخوام بگم : دوتا جسم رو درکنار هم قرار می دیم . این دوتا جسم هر کدومشون یک طول مشخص ، یه سطح مقطع مشخص یه رنگ مشخص و ..... ( خواص فیزیکی قابل مشاهده ) دارند . ما این دوتا رو کنار هم قرار میدیم ولی می بینیم که هیچ یک از این خواص فیزیکی قابل مشاهده شون تغییر نکرد ، پس یک خاصیت مشترکی بین این دو وجود داره که باعث شده کنار هم باشن ولی هیچ تاثیری روی هم نذارن ، به این خاصیت میگیم دما !

پس دما اینی نیست که " آی دستم سوخت ! " این تعریف برای دما رو از ذهن تون بندازید دور ( البته اگه دوست داشتید )

[sunriseprime]

بله بله خیلی ممنون از بیان این موضوع (البته خوب خیلی چیزا تعریف دقیقی نداره مثل جرم! ولی خوب باید با یه مدل خوب پدیده ها رو تعریف کرد )
من یه تعریف رایج وساده رو گفتم که یادمه تو کتابای دبیرستان بود !
حالا نظرتون در مورد دمای پایین تر از صفر کلوین چیه؟

[af.skylover]

یه نکته ی خیلی مهمی اینجا وجود داره که دلم نیومد نگفته باشم ! و اون این که : تا امروز احدالناسی نتونسته دما رو تعریف کنه ! ، این حرف رو از کجا میگم ؟ ( از خودم که درنیاوردم !)
1 - نقل قول مستقیم از پروفسور شهرام آریا ( استاد خودم )
2 - کتاب مبانی ترمودینامیک ون وایلن ، صحفه ی 42 ، تساوی درجه ی حرارت ( دما )

ولی خوب اینطوری که نمبشه که ! ما باید دما رو بشناسیم آخه ! ولی اشتباه می شناسیم ! دما رو همون طوری که دوستمون سانرایزپرایم گفتن معیاری از سردی و گرمی جسم می دونیم ! ولی دما :
( باز دقیقا گفته ی های خود پروفسور رو میگم که خدای نکرده اشتباهی درش نباشه ) : دو سیستم وقتی با همدیگر تعادل حرارتی داشته باشند ، یک خاصیت مشترکی دارند که فقط تابعی از حالت سیستم است ، این خاصیت را دما می گویند .

یعنی چی این جمله ؟ خیلی ساده بخوام بگم : دوتا جسم رو درکنار هم قرار می دیم . این دوتا جسم هر کدومشون یک طول مشخص ، یه سطح مقطع مشخص یه رنگ مشخص و ..... ( خواص فیزیکی قابل مشاهده ) دارند . ما این دوتا رو کنار هم قرار میدیم ولی می بینیم که هیچ یک از این خواص فیزیکی قابل مشاهده شون تغییر نکرد ، پس یک خاصیت مشترکی بین این دو وجود داره که باعث شده کنار هم باشن ولی هیچ تاثیری روی هم نذارن ، به این خاصیت میگیم دما !

پس دما اینی نیست که " آی دستم سوخت ! " این تعریف برای دما رو از ذهن تون بندازید دور ( البته اگه دوست داشتید )

ممنون...
پس اینکه میگیم دمای هرجسم متناسب با متوسط انرژی جنبشی اون جسمه ، تعریف درستی از دما نیست ؟؟
فکر نکنم که پایین تر از صفر کلوین دمایی وجود داشته باشه و رسیدن به این دما هم امکان پذیر نیست ...البته به نظر من

[sunriseprime]

به این فکر میکنم ، که معلم شیمی اول دبیرستانمون میگفت حتی ازون کمتر هم میشه !! حالا من نمیدونم قضیه چیه !!

خیلی ممنون از این پست من رفتم در این مورد یکم کتاب ترمودینامیک زیمانسکی رو دیدم
بله دماهای منفی کلوین هم داریم ولی این اصلا به معنای دماهای کمتر از صفر مطلق نیست !
اثباتاصل غیر قابل دسترسی بودن به صفر مطلق !
برای رسیدن به صفرمطلق بی نهایت بار کاهش بی دررو نیاز است ولی با تعمیم این استدلال به کمک تجربه میتوان گفت :
ممکن نیست از طریق یک سلسله فرآیند متناهی به صفر مطلق رسید .
(ترمو دینامیک زیمانسکی صفحه ی 671)