احساس هم‌دمایی اجسام در اتاق

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
Ali se

نام: علی س

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۸/۱۲/۱۲ - ۱۷:۰۸


پست: 8



احساس هم‌دمایی اجسام در اتاق

پست توسط 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 ؟

نمایه کاربر
Paradoxy

نام: داود حاجي تقي تهراني

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2159

سپاس: 1191

Re: احساس هم‌دمایی اجسام در اتاق

پست توسط 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.

نمایه کاربر
رهام1380

نام: رهام حسامی

محل اقامت: تهران

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۹/۶/۲۰ - ۰۹:۴۸


پست: 92

سپاس: 14

جنسیت:

تماس:

Re: احساس هم‌دمایی اجسام در اتاق

پست توسط رهام1380 »

در واقع در شرایط ایده ال و تعادل گرمایی اتاق قانون ترمودینامیک واقع آنها همیشه در یک دما هستند. اگر آن را از طریق دماسنج اندازه بگیریم می توانید متوجه شویم که دمای هر دو یکسان است اما خودکار هدایت حرارتی پایینی دارد بنابراین انتقال حرارت از طریق خودکار هنگام لمس ان کمتر است. بنابراین احساس می کنیم خودکار گرمتر از فلز است. در جایی که فلز رسانایی حرارتی بالایی دارد ، بنابراین سعی دارد خودش سریع خنک شود. بنابراین جریان گرما از فلز بسیار بیشتر از خودکار است.با فرض اینکه اتاق بسته شود تا هیچگونه گرمایش یا خنک سازی دیفرانسیل وجود نداشته باشد پس همه چیز در داخل به تعادل گرمایی می رسد. قانون ترمودینامیک دما را به عنوان خاصیت مشترک در بین اجسام در تعادل گرمایی تعریف می کند. بنابراین ، همه چیز در اتاق دمای یکسانی دارد.که اشیا met فلزی نسبت به اشیا made ساخته شده از پلاستیک ، چوب یا برخی مواد دیگر خنک ترند. در این موارد ، دمای محیط معمولاً کمتر از دمای طبیعی بدن است ، 310 K. در این حالت ، همه چیز هنگام لمس بدن را خنک می کند. با این حال ، رسانایی گرمایی فلزات بسیار بالاتر از غیر فلزات است. از آنجا که فلزات گرما را با سرعت بالاتری از بدن خارج می کنند ، نسبت به غیر فلزات احساس خنک تری می کنیم.چگونه بفهمیم دو جسم با هم یکسان هستند وقتی در تماس نیستند اساس مفهوم قانون صفر درباره ترمودینامیک است که بیان می کندوقتی جسم C در تعادل گرمایی با جسم A و همچنین جداگانه با جسم B باشد ، جسم A و B در تعادل گرمایی با یکدیگر قرار دارند.چگونه می توان تعادل گرمایی را بدون تعریف درجه حرارت تصور کرد؟
دو مخزن با حجم متفاوت را تصور کنید که روی یک سکو قرار دارند و لوله ای در قاعده آنها دارد که یکی را به دیگری متصل می کند. ریختن آب فقط در یک مخزن مانند افزودن گرما به آن مخزن است. اکنون آب از مخزن با سطح آب بالاتر به مخزن با سطح آب پایین تر جریان می یابد. مقدار آب مخزن را مقدار گرما در نظر بگیرید ، سطح آب (فشار) را دما بدانید.
تعادل را مانند آب در نظر بگیرید که هر دو مخزن را به همان عمق پر کرده است. در آن مرحله ، دیگر هیچ جریانی بین مخازن وجود ندارد ، هر دو مخزن اکنون به همان عمق پر می شوند. دما (فشار .. فشار) به تعادل رسیده است.
قبل از وجود این تعادل ، آب بین مخازن جریان داشت ، همیشه از مخزن پرتر به مخزن پرشده كمتری می رفت (به همان روشی كه گرما از گرمتر و دمای بالاتر جریان می یابد ، . مقدار آب هر مخزن را نگه نمی دارد فقط اختلاف دما (اختلاف سطح آب) جهت جریان را تعیین می کند.
در حالت تعادل ، حذف آب یا افزودن آب به / از هر یک از مخازن باعث می شود که آب (گرما) از مخزن با بالاترین دما (سطح / فشار) به دمای پایین تر (سطح / فشار / دما) برسد.
این تشبیه بدون هیچ تعریفی به طور صریح و دقیق تعریف می کند که گرما یا دما دقیقاً "چیست" اما از همان قوانین ترمودینامیک پیروی می کند
آیا دو چیز که انرژی گرمایی یکسانی دارند دما یکسان دارند؟لزوما خیر ببینید تصور اینکه اگر دو جسم جداگانه داشته باشید و دمای قابل اندازه گیری آنها یکسان باشد ، انرژی گرمایی (گرما) یکسانی دارند . زیرا انرژی گرمایی به عنوان نوعی انرژی جنبشی تعریف می شود که در این حالت حرکت ذرات در سطح میکروسکوپی است. و همچنین به یاد بیاورید که دما در واقع نوعی انرژی جنبشی است ، بنابراین آنها به طور مستقیم با هم ارتباط دارند.اما
دما ، خاصیت فشرده یک سیستم ، مستقل از اندازه سیستم است. انرژی گرمایی یک استخر شنا بیش از یک فنجان آب است که از استخر خارج می شود ، اما درجه حرارت استخر و فنجان یکسان است.
این همچنین بدان معنی است که شما می توانید مقدار کمی آب گرم و مقدار زیادی آب سرد با همان انرژی گرمایی اما دمای متفاوت داشته باشید.مثل اینکه یک لیتر آب در 380 کلوین و 920 سی سی آب در 450 کلوین انرژی گرمایی یکسان ، ظرفیت گرمایی یکسان ، اما دمای متفاوت.ببینید صریحا گفته میشه .باید دقت کرد چی از شما پرسیده میشه
پس دو جسم دمای یکسانی دارند ، پس آیا باید آنها لزوما در تعادل گرمایی باشند؟
بله اما باز توجه کنید که در تعادل گرمایی قرار دارند
با این حال ، ممکن است در تعادل ترمودینامیکی نباشند.
سیستمی که در تعادل ترمودینامیکی است دارای سه پارامتر است:
تعادل گرمایی - سیستم نباید هیچ شیب دمایی داشته باشد.
تعادل مکانیکی - سیستم باید ثابت باشد. بدون قطعات متحرک بدون توده های شتاب دهنده.
تعادل شیمیایی - هیچ واکنش شیمیایی در حال انجام یا حتی بالقوه ای وجود ندارد. (به عنوان مثال ، گفته می شود که بتن به دلیل اکسیداسیون مداوم در تعادل ترمودینامیکی نیست .
بنابراین ، مادامی که تفاوتی در درجه حرارت بین دو جسم وجود نداشته باشد ، آنها پارامتر اول "تعادل ترمودینامیکی" را تأمین می کنند ، به این معنی که گفته می شود آنها در "تعادل گرمایی" هستند اما ممکن است از نظر مکانیکی یا شیمیایی نامتعادل باشند ، و بنابراین ، آنها "لزوما" در تعادل ترمودینامیکی نیستند.
دما و مقدار انرژی حرارتی دو جسم در تعادل گرمایی چقدر است؟
تعادل گرمایی یعنی در همان دما. مقدار کل گرما به مقدار ماده و ظرفیت گرمای آن [گرمای خاص] بستگی دارد این به وضعیت و خصوصیات آن دو جسم بستگی دارد
اگر اتاقی دارای دمای 28 درجه سانتیگراد باشد و جسمی اضافه کنیم که 28 درجه سانتیگراد از آن ساطع شود ، آیا دمای اتاق افزایش می یابد؟
اگر فرض کنیم که اتاق کاملاً عایق بندی شده است ، شرایط مرزی آدیاباتیک است28درجه سانتیگراد فقط دمای جسم است زیرا هیچ تفاوتی در دما وجود ندارد ، انتقال حرارتی امکان پذیر نیست!یا طبق قانون E = σT^4 قانون استفان-بولتزمن اره یک قانون اساسی فیزیک ، رابطه بین دمای جسم و میزان تشعشع آن را توضیح می دهد. این قانون (که از نظر ریاضی به صورت E = σT^4 بیان می شود) بیان می كند كه همه https://uupload.ir/files/bko4_9d5479e22 ... 2.pngاجسام با دمای بالاتر از صفر مطلق (0K یا -273 درجه سانتیگراد یا -459 درجه فارنهایت) امکان داره .اینو شما بگین .تصویر
آخرین ويرايش توسط 1 on رهام1380, ويرايش شده در 0.

نمایه کاربر
Paradoxy

نام: داود حاجي تقي تهراني

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2159

سپاس: 1191

Re: احساس هم‌دمایی اجسام در اتاق

پست توسط 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؟

نمایه کاربر
رهام1380

نام: رهام حسامی

محل اقامت: تهران

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۹/۶/۲۰ - ۰۹:۴۸


پست: 92

سپاس: 14

جنسیت:

تماس:

Re: احساس هم‌دمایی اجسام در اتاق

پست توسط رهام1380 »

ببینید سه روش برای انتقال گرما وجود دارد: رسانایی ، همرفت و تابش. اگر یک انتهای میله فلزی گرم شود ، طرف دیگر نیز گرم می شود. این رسانایی است.فوتون های انرژی توسط یک جسم جذب شده و آن را گرم می کنند. در همان زمان ، فوتون ها در حال تابش هستند. 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. یک نقطه نظری وجود دارد که در آن شما نمی توانید انرژی بیشتری از یک جسم استخراج کنید ، این حداقل دمای ممکن صفر مطلق است.
بیایید ببینیم در اطراف ایستگاه فضایی بین المللی چه اتفاقی می افتد. فضانوردان پس از خارج شدن از ایستگاه ، اختلاف زیادی در دما بین طرف رو به خورشید و طرف سایه را تجربه می کنند. به عنوان مثال ، یک آچار در زیر تابش آفتاب می تواند تا 300 درجه سانتیگراد گرم شود. فضانوردانی که در فعالیت حرکتی اضافی مشارکت دارند ، به طور مناسب از خود محافظت می کنند - اگر نیاز به دست زدن به ابزار دارند ، آن را در روکش های مخصوص ضد حرارت یا پتو می پیچند. و با این حال ، اگر همان ماده را به سایه بیاورید ، تا زیر -100 درجه سانتیگراد سرد می شود. لباس فضایی آنها با استفاده از بخاری و سیستم های خنک کننده این کار را جبران می کند.
یک تعریف مفید از دما این است که میانگین انرژی جنبشی در هر درجه آزادی است. ("درجه آزادی" به معنای انواع مختلفی است که می تواند حرکت کند) ؛ یک اتم واحد دارای سه درجه آزادی است زیرا می تواند در سه جهت ممکن حرکت کند ، در حالی که یک مولکول دیاتومیک نیز می تواند بچرخد و کشیده شود ، که به معنای درجه آزادی بیشتری است.
فضای واقعاً خالی دارای انرژی جنبشی صفر و آزادی صفر درجه است ، بنابراین دمای آن 0/0 است ، یعنی تعریف نشده است.
اول ، فضا واقعا خالی نیست. پروتون های ولگرد ، الکترون ها ، اتم های هیدروژن ، حتی برخی از مولکول های پیچیده تر ، ذرات گرد و غبار وجود دارد. مطمئناً خیلی زیاد نیست ، اما آنها آنجا هستند. بنابراین ممکن است تعریف دما برای بین سیاره ای / بین ستاره ای و غیره منطقی باشد. متوسط. خیلی معنی دار نیست ،و بدانیم این محیط بسیار رقیق است ، ظرفیت گرمایی آن عملاً وجود ندارد.
دوم ... حتی اگر واقعاً در فضای خالی هستید ، باز هم می توانید از طریق تابش گرما را با اجسام دور تبادل کنید. فرض کنید ما یک شی را در جایی در فضای عمیق ، عمیق و عمیق ، در وسط یکی از بزرگترین حفره های بین کهکشانی رها می کنیم ، جایی که خیلی از نزدیکترین کهکشان فاصله دارید ، چیزی را با چشم غیر مسلح نمی بینید. بنابراین این شی اکنون در جایی شناور است که برای همه اهداف عملی ، فضای خالی است. این گرما را تابانده و خنک می شود تا جایی که به حدود 2.7 درجه کلوین نزدیک شود. در آن دما ، میزان انرژی دریافتی از تابش زمینه مایکروویو (که خود نوعی تابش حرارتی است) و میزان انرژی تابشی آن برابر است ، بنابراین جسم دیگر سرد نمی شود. اصطلاحاً اکنون با آسمان خالی در تعادل گرمایی است. از این نظر ، "دمای فضا"می توان گفت 2.7 K
فقط باید روشن شود ، این ثابت طبیعی نیست. میلیاردها سال پیش ، این دما بسیار بالاتر بود. میلیاردها سال دیگر ، با انبساط جهان و به تعبیری خنک شدن ، به مراتب کوچکتر خواهد شد.
تابش انرژی است که از جسم یا رویدادی به فضا منتقل می شود. تابش زمینه کیهانی - که دانشمندان انرژی معتقدند از زمان تولد جهان باقی مانده است - تقریباً 2.6 کلوین (منفی 270.5 درجه سانتیگراد یا منفی 455 درجه فارنهایت) محاسبه می شود. این بیشتر دمای فضای خالی 3 کلوین را تشکیل می دهد. بقیه از انرژی خورشیدی مداوم ساطع شده از ستارگان ، انرژی متناوب از شراره های خورشیدی و انفجارهای متناوب ناشی از رویدادهای کیهانی مانند ابرنواختر حاصل می شود.
اگر هیچ ستاره ای در فضا نبود ، خلا فضا چه دمایی خواهد داشت؟
هیچ دمایی در فضا وجود ندارد. ابرهای گازی و گرد و غباری با دما وجود دارند به عنوان مثال ، ابر فعلی گازهای بین ستاره ای اطراف سیستم خورشیدی دارای دمای حدود 6000 درجه سانتی گراد است. با این حال ، برای دمای پایه می توانید حداقل 2.7 درجه سانتی گراد این سردترین دمای طبیعی در هر نقطه از جهان است.
اگر فضای بیرونی خلا است چگونه دما را اندازه می گیرند؟
شما نمی توانید از دماسنج معمولی استفاده کنید ، زیرا این امر به داشتن تماس گرمایی کافی با ماده ای که اندازه گیری می کنید برای تعادل با آن بستگی دارد و این نمی تواند در فضا اتفاق بیفتد (در نهایت به مخلوطی از تعادل رسانا با هر آنچه از آن پشتیبانی می کند و تعادل تابشی با هر آنچه در اطراف آن است ، به جای آن ، که یا تحت سلطه خورشید خواهد بود ، یا بسیار سرد خواهد بود).
اما اگر می خواهید انرژی آن مولکول های پراکنده را به نوعی اندازه گیری کنید ، مثلاً با یک دماسنج لیزری یا از نظر طیف سنجی ، می توانید دما بگیرید.


منبع نجوم-کتاب ترمودینامیک مهندسی هوافضا-دانسته های خودم
اگر درست متوجه سوال شما نشدم پوزش میخواهم .رهام حسامی دانشجوی هوافضا ترم سومتصویر
آخرین ويرايش توسط 1 on رهام1380, ويرايش شده در 0.

نمایه کاربر
Paradoxy

نام: داود حاجي تقي تهراني

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۳/۱۰/۲۲ - ۲۲:۱۷


پست: 2159

سپاس: 1191

Re: احساس هم‌دمایی اجسام در اتاق

پست توسط 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.

ارسال پست