آتش

چالش قانون های ترمودینامیک

در دنیای دانش و فناوری، علوم گوناگونی وجود دارند که هر یک به نوبه خود و با توجه به اکتشافات و اختراعات وابسته به آن علم، خودنمایی می‌کنند؛ علومی همچون فیزیک، شیمی،ریاضی و... دانشمندان علم فیزیک بر این باورند که مادر همگی علوم، علم فیزیک است.

اصول اصلی «ترموداینامیک» بیانگر این خاصیت ترانهادگی متغیر دماست؛ بر این اساس که دو جسم هم‌دما در تقابل با جسم سوم، به دمای یکسان می‌رسند.

دیگر اینکه «ترموداینامیک» بیانگر پایستاری انرژی درونی است. انرژی درونی عبارت است از «تفاضل انرژی حرارتی داده‌شده به‌انرژی به کارگرفته‌شده.» به عنوان مثال اگر دو جسم گرم و سرد را در مجاورت یکدیگر قرار دهیم، باعث تغییر دمای هر دو جسم منتهی خواهد شد. ‌در صورت برقراربودن سیستم منزوی، کار انجام‌شده برابر صفر است و نتیجه اینکه، انرژی درونی هر جسمی برابر خواهد بود با انرژی گرمایی اولیه آن و تغییرات آن. خب! این قابل تشخیص است که مجموع آن دو برابر می‌شود با مجموع انرژی‌های اولیه هر دو جسم که این خود برابر است با قانون بقای انرژی. انرژی هرگز از بین نمی‌رود، بلکه از حالتی به حالت دیگر تبدیل می‌گردد. این را همه ما در طول سال‌های تحصیلی به فراخور، در دروس مختلف خوانده‌ایم.

در اصلی دیگر از ترموداینامیک آمده است: «هنگامی که دو جسم گرم و سرد در مجاورت هم قرار می‌گیرند، حرارت از جسم گرم به جسم سرد منتقل می‌شود» و این هم یعنی تبادل دما. و دیگر اینکه ترموداینامیک بیانگر این نکته است که صفر مطلق دما، منطقه‌ای است که هرگز نمی‌توان به آن رسید یا از آن پایین‌تر رفت. اصل ترموداینامیک را می‌توان توسط متغیر آنتروپی مدل کرد که تغییر آن برابر با تغییر گرمای تبادل‌شده تقسیم بر دماست؛ به عبارتی هر سیستمی همواره در جهتی حرکت می‌کند که مجموع آنتروپی سیستم و محیط، افزایش پیدا کند. به عنوان مثال، اگر دو مخزن آب ایزوله از هم، یکی ۲۵درجه و همان میزان آب در مخزن دیگر ۷۵درجه با هم مخلوط شوند و یا یکی صفر درجه و دیگری صد درجه. در حالت اول، میانگین می‌تواند چیزی حدود ۴۰ و ۶۰ باشد و در حالت دوم ۱۰ و ۹۰. بهتر است که بحث را در همین‌جا تمام کنیم که این مبحث هزاران ساعت برای مباحثه وقت می‌طلبد. تمامی این موارد گفته شد تا علم ترموداینامیک به صورت هر چند خلاصه بیان شود و هستند دانشمندان و فیزیک‌دان‌هایی که با این قوانین و اصول، صبح را به شب و شب را به صبح می‌رسانند و آنچنان اعتقادی به این اصول دارند که همچون بت به پرستش آن می‌پردازند و اگر کسی کوچک‌ترین اختلاف نظری داشته باشد، از جانب این قبیل افراد تکفیر می‌شود. سال‌ها این قوانین در علم فیزیک بود و به اثبات هم رسیده بود و هست اما یکباره یک آگهی در مجله بسیار معتبر «اکونومیست» آتش به جان هزاران فیزیک‌دان انداخته و دنیای علوم فیزیک و خصوصاً ترموداینامیک را به چالش کشانده است.

دانشمندان سالیان سال آرزو داشتند تا دستگاهی اختراع کنند که قادر به تولید یک میزان بی‌نهایت از انرژی باشد، اما هرگز نتوانسته بودند. حتی خود «لئوناردو داوینچی» نیز این کار را غیرممکن دانسته بود و به دانشمندان گفته بود که شما راه خطایی پیش رفته‌اید ولی گویی مهندسین شرکت «اس-تی- اورن» (Steorn) اذعان دارند که انتظار به سر رسیده و این امر تحقق یافته و تحقیقات آنان به پایان رسیده است. بازرگانانی که پشتیبان مالی این پروژه هستند نیز می‌گویند: «نه‌تنها گردش این تجهیزات به ‌طور خودگردان مؤید این موفقیت است، بلکه هنگامی که این دستگاه مولد می‌چرخد، یک انرژی، بیش از مقدار مصرف خود تولید می‌کند».
دکتر «شان مک‌آرتی» مدیر عامل شرکت «اس- تی- اورن» در همین زمینه گفت: «تحقیقات ما نشان داده است که اگر از یک میدان مغناطیسی ویژه‌ای، آهن‌رباهای دائمی عبور کنند، با ایستادن و حرکت در یک زمان می‌توان انرژی تولید کرد». آقای مک‌آرتی که خود از فیزیک‌دانان خبره است، گفت: «ما این پدیده را به‌طور کاملاً اتفاقی سه سال قبل کشف کردیم و در طول این سال‌ها بارها و بارها مورد آزمایش و تجزیه و تحلیل قرار دادیم تا مورد تمسخر و استهزا قرار نگیریم».

اذعان بر این کشف، باعث واکنش‌های عجیب و گاه خشمگینانه از سوی دانشمندان گردیده است.

آقای مک‌آرتی می‌گوید: «مسئولان این پروژه همه‌روزه نامه‌های تهدید‌آمیزی از طریق پست دریافت می‌کنند. برخی از این نامه‌ها به دفاتر «اس – تی- اورن و برخی دیگر از نامه‌ها حتی به منازل دانشمندان مرکز «اس – تی- اورن» ارسال شده‌اند».

شرکت «اس – تی- اورن در این ارتباط با چاپ یک آگهی در مجله معتبر «اکونومیست» از دانشمندان دعوت کرده است که برای دیدن و امتحان این پروژه به هیأت علمی ۱۲نفره آنان بپیوندند.

آقای مک‌آرتی می‌گوید: «علم ترموداینامیک دارای ۲ اصل مهم و بنیادی است؛ اول آنکه انرژی را نه می‌توان تولید کرد و نه می‌توان نابود کرد ولی می‌توان آن را از نوعی به نوع دیگر تبدیل کرد و دوم آنکه اگر انرژی وارد یک سیستم شود، نمی‌توان تمامی آن انرژی را از سیستم به بیرون آورد. اگرچه ممکن است آزمایشات در این زمینه سال‌ها طول بکشد، در عین حال نیز می‌تواند همراه با ریسک باشد. کارکنان ما در شرکت «اس – تی- اورن» می‌دانند که اگر جواب دانشمندان، جواب موافقی نباشد شرکت، مورد تمسخر جهانیان قرار خواهد گرفت».

کارشناسان می‌گویند اگر این اختراع مورد تایید قرار گیرد، پاداش بسیار بزرگ و بی‌حدوحصری از نظر مالی، با ثبت این اختراع برای شرکت «اس- تی – اورن» به همراه خواهد داشت.

 منبع

چرخه کارنو

چرخه کارنو

کمترین حد دما

Are There Upper And Lower Limits To Temperature?

منبع

حساسيت خودرو به بستني وانيلي

 

 

 

متن حكایت

 

بخش پونتیاك شركت خودروسازی جنرال موتورز شكایتی را از یك مشتری با این مضمون دریافت كرد: «این دومین باری است كه برایتان می نویسم و برای این كه بار قبل پاسخی نداده اید، گلایه ای ندارم ؛ چراكه موضوع از نظر من نیز احمقانه است! به هر حال ، موضوع این است كه طبق یك رسم قدیمی ، خانواده ما عادت دارد هر شب پس از شام به عنوان دسر بستنی بخورد. سالهاست كه ما پس از شام رای گیری می كنیم و براساس اكثریت آرائ نوع بستنی ، انتخاب و خریداری می شود. این را هم باید بگویم كه من بتازگی یك خودروی شورولت پونتیاك جدید خریده ام و با خرید این خودرو، رفت و آمدم به فروشگاه برای تهیه بستنی دچار مشكل شده است.

لطفا دقت بفرمایید! هر دفعه كه برای خرید بستنی وانیلی به مغازه می روم و به خودرو بازمی گردم ، ماشین روشن نمی شود؛ اما هر بستنی دیگری كه بخرم ، چنین مشكلی نخواهم داشت. خواهش می كنم درك كنید كه این مساله برای من بسیار جدی و دردسرآفرین است و من هرگز قصد شوخی با شما را ندارم. می خواهم بپرسم چطور می شود پونتیاك من وقتی بستنی وانیلی می خرم ، روشن نمی شود؛ اما با هر بستنی دیگری راحت استارت می خورد؟

 

مدیر شركت به نامه دریافتی از این مشتری عجیب ، با شك و تردید برخورد كرد؛ اما از روی وظیفه و تعهد، یك مهندس را مامور بررسی مساله كرد. مهندس خبره شركت ، شب هنگام پس از شام با مشتری قرار گذاشت. آن دو به اتفاق به بستنی فروشی رفتند. آن شب نوبت بستنی وانیلی بود. پس از خرید بستنی ، همان طور كه در نامه شرح داده شد، ماشین روشن نشد!مهندس جوان و جویای راه حل ، 3 شب پیاپی دیگر نیز با صاحب خودرو وعده كرد. یك شب نوبت بستنی شكلاتی بود، ماشین روشن شد. شب بعد بستنی توت فرنگی و خودرو براحتی استارت خورد. شب سوم دوباره نوبت بستنی وانیلی شد و باز ماشین روشن نشد!

 

نماینده شركت به جای این كه به فكر یافتن دلیل حساسیت داشتن خودرو به بستنی وانیلی باشد، تلاش كرد با موضوع منطقی و متفكرانه برخورد كند. او مشاهداتی را از لحظه ترك منزل مشتری تا خریدن بستنی و بازگشت به ماشین و استارت زدن برای انواع بستنی ثبت كرد. این مشاهده و ثبت اتفاق ها و مدت زمان آنها، نكته جالبی را به او نشان داد: بستنی وانیلی پرطرفدار و پرفروش است و نزدیك در مغازه در قفسه ها چیده می شود؛ اما دیگر بستنی ها داخل مغازه و دورتر از در قرار می گیرند. پس مدت زمان خروج از خودرو تا خرید بستنی و برگشتن و استارت زدن برای بستنی وانیلی كمتر از دیگر بستنی هاست.

 

این مدت زمان مهندس را به تحلیل علمی موضوع راهنمایی كرد و او دریافت پدیده ای به نام قفل بخار(Vapor Lock) باعث بروز این مشكل می شود. روشن شدن خیلی زود خودرو پس از خاموش شدن ، به دلیل تراكم بخار در موتور و پیستون ها مساله اصلی شركت ، پونتیاك و مشتری بود.

 

با تشکر از روشنک

یخ اما داغ

New Scientist, 24 De..2005c

آیا یخ در طبیعت فقط بر اثر سرما ایجاد می شود

یخ اما داغ

برای اغلب مردم، درست كردن یخ كار ساده ای است: كافی است یك ظرف آب را در فریزر قرار دهیم. اما شیمیدانی به نام «یون می چوی» Eun Mi Choi و همكارانش در دانشگاه ملی سئول در كره جنوبی به این مسئله به گونه ای دیگر می نگرند. برای آنها درست كردن یخ از طریق كاهش دما تا زیر نقطه انجماد آب، آخرین گزینه محسوب می شود و نه اولین گزینه. این محققان ترجیح می دهند با قرار دادن آب در معرض میدان های الكتریكی یخ درست كنند و شگفت انگیزتر آنكه این كار را در دمای اتاق انجام می دهند

 

در باره آب                      

تبدیل گرما به کار

همرفت

ماشین درونسوز2

ماشین درونسوز

قانون گارها

انبساط گازها

قانون بویل-ماریوت

انبساط گازها

قانون شارل-گی لوساک

منبع

یخ داغ

 

آنتالپی

ENTHALPY

 آنتالپی 

ترمودینامیک

انتروپی

قانون گازها

دماسنج

دماسنج

هوا و آب نارسانای گرما

هوا و آب نارسانای گرما

خاصيت شگفت‌انگيز آب

كشف خاصيت شگفت‌انگيز آب كه آن را به ماده اصلي ايجاد حيات تبديل مي‌كند

ماشین درونسوز ( ترمودینامیک)

طرز کار ماشین درونسوز	ماشین های درونسوز 4 مرحله ای
موتور استیرلینگ	چرخه ی کارنو

قانون های گازها

قانون های گازها