احساس هم‌دمایی اجسام در اتاق

[Ali se]

چرا در یک اتاقی که دمای آن ۲۵ درجه سلسیوس است
وقتی به تخت فلزی ای که در ان اتاق قرا دارد دست میزنیم احساس می کنیم تخت سرد است ؟
ولی وقتی به لباس یا کمد چوبی دست میزنیم احساس میکنیم که گرم است؟

چرا برای هر دوتای آنها احساس هم دمایی نمیکنیم ؟

[Paradoxy]

چون فلزات انتقال دهنده خوب حرارت هستند و وقتی که دستتون رو میچسبونید به فلز تخت، به سرعت دمای دست شما توسط فلز جذب و هدایت میشه. چوب اینطور نیست. چه فلز و چه چوب هم دما هستند، هدایت گرماییشون فرق داره.

[Paradoxy]

اینو شما بگین .

فرمول هار‌و بزارید داخل دوتا $. اما در مورد سوالتون. اگر درست متوجه شده باشم پرسیدید چطور یک جسمی که هم دما با اتاق هست، میتونه طبق قانون بولتزمن تشعشع گرمایی داشته باشه و در عین حال در تعادل گرمایی باشه؟ (کاش اینطوری بپرسید، مختصر، مفید خوانا!) خب خیلی سادست، به همون میزان که جسم تشعشع داره و انرژی گرمایی از دست میده، به همون میزان هم خود اتاق و محیط اطراف اون جسم طبق همین قانون بولتزمن تشعشع دارند و گرما از دست میدن، و اتفاقی که در نهایت میوفته اینه که جسم گرمای اتاق رو جذب میکنه و اتاق گرمای جسم رو، به عبارت دیگه نه جسم و نه اتاق گرما از دست نمیدن یا بدست نمیارن و در عین حال تشعشع خودشون رو هم دارند.

یکی از ابهاماتی که در تعریف تعادل و هم دمایی وجود داره، اینه که تصور میشه هیچگونه تبادل گرمایی ای بین دو جسم در حال تعادل نداریم. این درست نیست، واقعیت اینه که دو جسم هم دما تبادل گرمایی دارند، اما به شکل خالص تبادل گرمایی ندارند یعنی به همون اندازه که انرژی از دست میدن انرژی بدست میارن و در نتیجه میشه اینطور تصور کرد که تبادل گرمایی ای رخ نداده.

یه سوال قشنگی که توی این مبحث به ذهنم رسیده بود این بودش که به ما میگفتن حرارت و گرما بین دو جسم غیر هم دما مبادله میشه. حالا یک ستاره کاملا منزوی فرضی در فضا، آیا میتونه تابش داشته باشه و گرما از دست بده در حالی که جسم دیگه غیر هم دمایی در مجاورتش نیست که گرما رو بهش انتقال بده؟ آیا به خود فضا میخواد انرژی بده، در حالی که فضا اصلا چیزی نیست؟

[Paradoxy]

اگر جسم در مقایسه با میزان بیشتری فوتون فوتون جذب کند ، گرم می شود. و اگر تعداد بیشتری فوتون از خود تابش کند ، خنک می شود.

لزوما درست نیست. تابش جسم سیاه رو که ببینید، یک نموداره که نشون میده انرژی در طول موج های مختلف نور ارسال میشه. لزوما جسمی که تعداد بیشتری فوتون از خودش گسیل میکنه خنک نمیشه، بلکه جسمی خنک میشه که بیشترین انرژی رو نسبت به اجسام دیگه گسیل کنه. جسمی بیشترین انرژی رو گسیل میکنه که بیشترین تعداد فوتون رو در طول موج های کم گسیل کنه. مثلا اگر دو جسم داشته باشیم که یکی ده فوتون در طول موج یک بزنه و اون یکی پنج تا فوتون در طول موج نیم، میبینیم هردو انرژی یکسانی گسیل میکنند، هرچند اولی فوتون های بیشتری ارسال کرده.

فضای واقعاً خالی دارای انرژی جنبشی صفر و آزادی صفر درجه است ، بنابراین دمای آن 0/0 است ، یعنی تعریف نشده است.

اشکالی که قراره سوال روشن کنه دقیقا همین نکته ست.

این گرما را تابانده و خنک می شود تا جایی که به حدود 2.7 درجه کلوین نزدیک شود.

چرا گرما بتابونه؟ اصلا چطور میتونه گرمایی بتابونه وقتی جسم غیر هم دمایی در مجاورتش نیست و در فضای خالی، غوطه ور هست.

توی سوال، همون فضای ایده آل خالی از پروتون و الکترون و ... رو در نظر بگیرید.