گازی که دمای آن همیشه زیر صفر درجه باشه!

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
افق رویداد

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۸/۵/۱۴ - ۰۰:۳۸


پست: 107

سپاس: 8

گازی که دمای آن همیشه زیر صفر درجه باشه!

پست توسط افق رویداد »

سلام
آیا گازی یا ماده ای وجود داره که دماش همیشه مثلا 100 درجه زیر صفر بمونه یا شرایطی رو برای یک گاز فراهم کرد که دماش بتونه همیشه منفی 100 درجه بمونه؟!
چطور؟!

مرسی

نمایه کاربر
You-See

نام: U30

محل اقامت: تهران

عضویت : یک‌شنبه ۱۳۹۳/۵/۱۹ - ۱۹:۰۵


پست: 1114

سپاس: 737

جنسیت:

تماس:

Re: گازی که دمای اون همیشه زیر صفر درجه باشه!

پست توسط You-See »

سلام
با اصل آنتروپی مغایرت داره
دوستای گلم حمایت کنید : https://cafebazaar.ir/app/com.nikanmehr.marmarxword/

نمایه کاربر
You-See

نام: U30

محل اقامت: تهران

عضویت : یک‌شنبه ۱۳۹۳/۵/۱۹ - ۱۹:۰۵


پست: 1114

سپاس: 737

جنسیت:

تماس:

Re: گازی که دمای آن همیشه زیر صفر درجه باشه!

پست توسط You-See »

دوستای گلم حمایت کنید : https://cafebazaar.ir/app/com.nikanmehr.marmarxword/

Arminآرمین

عضویت : یک‌شنبه ۱۴۰۰/۴/۱۳ - ۰۰:۵۴


پست: 3



Re: گازی که دمای آن همیشه زیر صفر درجه باشه!

پست توسط Arminآرمین »

اصلا دما حدی برای جابه جا شدن نداره مگر در تغییر فاز که اون هم پس از تغییر فاز تغییر می کنه

نمایه کاربر
rohamjpl

نام: roham hesami

محل اقامت: Tehran -Qeytariyeh, Ketabi Street, 8 meters from Saba

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 742

سپاس: 434

جنسیت:

تماس:

Re: گازی که دمای آن همیشه زیر صفر درجه باشه!

پست توسط rohamjpl »

هر گاز واقعی در بعضی از دمای بالاتر از صفر مطلق به مایع یا جامد متراکم می شود. بنابراین ، قانون گاز ایده آل فقط تقریب رفتار واقعی گاز است. ... هر مقیاس دمایی که دارای صفر مطلق برای نقطه صفر خود باشد ، مقیاس دمای مطلق یا مقیاس ترمودینامیکی نامیده می شود.قضیه گرمای Nernst ادعا می کند که تغییر آنتروپی برای هر واکنش مواد خالص بلوری با صفر رفتن دما به صفر می رسد. ... این انتخاب تضمین می کند ، در هر درجه حرارت بیشتر از صفر ، آنتروپی هر ماده بیشتر از صفر خواهد بود.
اخیراً ، هنگام خواندن کتاب درسی خود ، متوجه شدم که هلیم ، هیدروژن و نئون تنها گازهایی هستند که در شرایط NTP ضریب ژول تامسون منفی دارند ، یعنی هنگامی که این گازها از یک منطقه با فشار زیاد به یک منطقه کم گسترش می یابند ، اثر گرمایش مشاهده می شود فشار. من در مورد توضیحات احتمالی این رفتار عجیب و غریب سرگردان بودم (از آنجا که تقریباً همه گازها در اثر انبساط آزاد در شرایط NTP اثر خنک کنندگی دارند) اما چیزی به ذهنم خطور نکرد. آیا کسی می تواند دلیل بیاورد که این گازها در دمای اتاق و فشار 1 اتمسفر متفاوت رفتار می کنند؟
یک نکته ای که من متوجه شدم این است که هر سه گاز مورد بحث همیشه دارای ضریب تراکم (Z) بیشتر از 1 هستند ، یعنی نیروهای بین مولکولی ناچیز جاذبه ها ، اما چگونه این می تواند رفتار غیر عادی آنها را توضیح دهد؟هنگامی که گاز منبسط می شود فشار آن کاهش می یابد و از این رو حجم افزایش می یابد بنابراین مولکول های گاز از هم دورتر می شوند وقتی که فاصله بین مولکول انرژی بالقوه آنها کاهش می یابد بنابراین دما (K.E) نیز کاهش می یابد از این رو اثر خنک کننده تولید می شود
اما در صورت گاز هیدروژن در هنگام انبساط ، فعل و انفعال بین مولکول آن بیشتر است ، بنابراین فاصله بین آنها کمتر است به این معنی که بیشترین جذابیت را دارند زیرا فاصله انرژی پتانسیل کاهش می یابد ، همچنین درجه حرارت (K.E) افزایش می یابد که باعث ایجاد اثر گرمایی می شود.از آنجا که اثر ژول-تامسون فرآیند ایزوآنتالپ است ، بنابراین همه کارها با هزینه انرژی داخلی انجام می شود.
با در نظر گرفتن اصطلاحی که شامل نیروهای جاذبه بین مولکولی و b به عنوان حجم مستثنی است ، بدست می آوریم:
$T_i = \frac{2a}{Rb}$
همانطور که در معادله بالا دمای وارونگی عملکرد نیروهای بین مولکولی جذب است. وقتی دما بالا و بالاتر از Ti باشد ، نیروهای بین مولکولی جذب ضعیف هستند و انرژی جنبشی برای ذرات زیاد است. وقتی در چنین شرایطی گاز منبسط می شود ، انرژی جنبشی ذرات به سرعت افزایش می یابد و مقدار کمی انرژی برای شکستن نیروهای جذب در میان ذرات گاز صرف می شود و بنابراین افزایش انرژی جنبشی بر انرژی مصرف شده غالب است. از آنجا که دما تجلی جنبشی انرژی جنبشی است$K =\frac{1}{2}mv^2$و $v =\sqrt{\frac{3}{2}RT}$. از این رو دمای گاز افزایش می یابد.
اما اگر گاز زیر دمای وارون باشد ، نیروهای جذب در مقایسه با انرژی جنبشی بسیار زیاد هستند و انبساط چنین گازی شامل صرف انرژی زیادی برای شکستن نیروهای بین مولکولی در مقایسه با افزایش انرژی جنبشی ذرات در نتیجه انبساط است. بنابراین استفاده از انرژی داخلی برای شکستن نیروهای بین مولکولی بر افزایش انرژی جنبشی غلبه دارد و بنابراین گاز خنک سازی را نشان می دهد.
بنابراین از استدلال های بالا می توان فهمید که در دمای وارونگی هر دو عامل تعادل دارند و از این رو گاز در شرایط انبساط نه خنک کننده است و نه گرم می شود.
با توجه به H ، او این ذرات بسیار کوچک است و نیروهای جذب بین مولکولی بسیار ضعیف هستند و از این رو دمای وارونگی زیر دمای اتاق است (نیروهای جذب زیر دمای اتاق استورگرتر هستند). بنابراین هنگامی که چنین سیستم هایی مجاز به گسترش از منطقه فشار بالا به فشار کم هستند ، این اثرات گرمایی و نه خنک کننده را نشان می دهند
اول ، ما یک گسترش آدیاباتیک داریم ، به عنوان مثال q = 0.
دوم ، فرآیند ما به شرح زیر انجام می شود: یک گاز در فشار پی به منطقه ای با فشار پایین pf بدون تغییر قابل توجه در انرژی جنبشی جریان می یابد. این گسترش Joule – Thomson نامیده می شود.
بدیهی است که این روند ذاتاً برگشت پذیر نیست. علاوه بر این ، می توان نشان داد که این انبساط بدون سنگ است (به عنوان مثال Hi = Hf). بر خلاف انبساط آزاد ، کار انجام می شود و باعث تغییر در انرژی داخلی می شود. مشخصات دقیق این تغییر به شرایط اولیه و نهایی و همچنین به ماهیت سیال کار بستگی خواهد داشت.
آنچه ما به طور آزمایشی اندازه گیری می کنیم تغییر دما نسبت به فشار در ثابت H است و آن را μJT (ضریب ژول-تامسون) می نامیم.
$\mu_{\mathrm{JT}} = \left(\frac{\partial T}{\partial P} \right)_H = \frac{V(T \alpha-1)}{C_p} \tag{1}$
که در آن α ضریب انبساط حرارتی است
$\alpha = \frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial T}\right)_p$
تمام گازهای واقعی دارای یک نقطه وارونگی هستند که در آن مقدار $\mu _{\mathrm {JT}}$ تغییر می کند. دمای وارونگی ژول - تامسون به فشار گاز قبل از انبساط بستگی دارد.فشار نهایی همیشه کمتر از فشار اولیه است و بنابراین تغییر همیشه منفی است. بسته به بالا یا پایین بودن دمای وارونگی ، تغییر دما می تواند مثبت (گرم کننده) یا منفی (خنک کننده) باشد. می خواهم تأکید کنم که دمای وارونگی هم به دما و هم فشار بستگی دارد.
اهمیت قضیه گرمای Nernst این است که بعداً توسط ماکس پلانک برای ارائه قانون سوم ترمودینامیک استفاده شد ، یعنی آنتروپی تمام مواد همگن خالص ، کاملاً بلوری در تعادل کامل داخلی 0 در صفر مطلق است.قضیه حرارت Nernst به ما می گوید که تغییر در آنتروپی در دمای مطلق صفر است. اما آیا قضیه گرمای نرنست بینش جدیدی ارائه داده است؟ زیرا اگر T = 0 را در معادله گیبس-هلمولتز قرار دهیم ، پس ΔG = ΔH. هرکسی می توانست نتیجه گیری کند که با نزدیک شدن دما به 0 ، تغییر آنتروپی صفر می شودتوضیح می دهد که این موضوع جدید نشان دادن این نیست که $\Delta G \rightarrow \Delta H$و$T \rightarrow 0$ ، بلکه به عنوان T → 0 ، شیب ΔG به عنوان تابعی از T به 0 می رسد ، یعنی$\lim_{T\rightarrow0} \left( \frac{\partial \Delta G}{\partial T} \right)_p =0$
سپس ، از آنجا که این شیب توسط −ΔS داده می شود ، نتیجه آزمایش تایید شده را پیش بینی می کند که به عنوان T → 0 ، ΔS → 0 ،اول از همه ، فاز یک ماده (اعم از گاز ، مایع یا جامد) به شدت به دما و فشار آن بستگی دارد. برای اکثر مایعات ، اعمال فشار دمای انجماد را به حالت جامد افزایش می دهد. هنگامی که مولکول های شل و پیچنده مایع به اندازه کافی آهسته و نزدیک می شوند و پیوندهای پایداری ایجاد می کنند که آنها را در جای خود قرار می دهند ، یک ماده جامد تشکیل می شود. وقتی به مایع فشار می آوریم ، مولکول ها را مجبور می کنیم تا به هم نزدیک شوند. بنابراین می توانند پیوندهای پایدار تشکیل دهند و حتی اگر دمایی بالاتر از نقطه انجماد در فشار استاندارد داشته باشند ، به یک جامد تبدیل شوند. هر چند آب تا حدودی بی نظیر است. مولکول های آب وقتی به یک ساختار کریستالی جامد پیوند می خورند ، گسترش می یابند. این عمل پخش باعث می شود که یخ از تراکم کمتری نسبت به آب مایع برخوردار باشد و باعث شناور شدن یخ شود. این عمل انتشار مولکول های آب در هنگام انجماد همچنین به این معنی است که فشار بر روی آب باعث کاهش نقطه انجماد می شود. اگر فشار کافی وارد کنید (گسترش مولکول های آب در ساختار جامد را دشوار می کند) ، می توانید آب مایع چند درجه زیر صفر درجه سانتیگراد داشته باشید.
حتی اگر فشار وارد نکنید ، با استفاده از مواد افزودنی ، می توانید در دمای زیر صفر آب مایع داشته باشید. مواد افزودنی مانند نمک می توانند در پیوند شیمیایی مورد نیاز برای تشکیل ماده جامد اختلال ایجاد کنند و بنابراین می توانند نقطه انجماد آب را کاهش دهند. نمک از یون های سدیم و کلر قوی تشکیل شده است. وقتی مولکول های آب در آب حل می شوند ، به جای یونها به یونهای نمک می چسبند و بنابراین به همین راحتی منجمد نمی شوند. همانطور که نمک بیشتری به آب اضافه می کنید ، نقطه انجماد آن همچنان افت می کند تا زمانی که آب به اشباع برسد و دیگر نمک نمی تواند نگه دارد. اگر نمک به اندازه کافی اضافه کنید ، می توانید نقطه انجماد آب را تا 21- درجه سانتیگراد کاهش دهید. این واقعیت به این معنی است که در صورت افزودن نمک کافی آب در دمای 21- درجه سانتیگراد همچنان می تواند مایع باقی بماند. به جای نگه داشتن آب مایع از یخ زدگی ، از این خاصیت نمکی قدرتمند می توان یخ را به آب تبدیل کرد. پاشیدن نمک در پیاده روهای یخی ، نقطه یخ زدگی یخ را در زیر دمای محیط کاهش می دهد و یخ ذوب می شود. اگر دمای محیط زیر 21- درجه سانتیگراد باشد ، نمک پاشیدن در مسیرهای یخی کمکی نخواهد کرد. تأثیر نمک بر روی نقطه انجماد آب نیز تأثیرات عمیقی بر اقیانوس های زمین دارد.
حتی اگر فشار وارد نکنید و چیزی به آب اضافه نکنید ، باز هم می توانید در دمای زیر صفر درجه سانتیگراد آب مایع داشته باشید. برای اینکه یخ یخ بزند ، برای شروع فرآیند به چیزی نیاز دارد که روی آن یخ بزند. ما این نقاط شروع را "مراکز هسته" می نامیم. در بیشتر شرایط ، کمی گرد و غبار ، ناخالصی یا حتی ارتعاشات کمی در آب باعث ایجاد مراکز هسته ای برای یخ زدن آب می شود. اما اگر آب شما بسیار خالص و ساکن است ، چیزی برای تبلور مولکول های آب وجود ندارد. در نتیجه می توانید آب بسیار خالص را به خوبی زیر صفر درجه سانتیگراد خنک کنید بدون اینکه یخ بزند. به آب در این شرایط "فوق سرد" گفته می شود. در فشار استاندارد می توان آب خالص را تا حدود 40- درجه سانتیگراد خنک کرد. آب فوق خنک شده فقط به دلیل کمبود مراکز هسته ای از یخ زدگی نگهداری می شود. بنابراین ، به محض فراهم شدن مراکز هسته سازی (که می تواند به سادگی لرزش باشد) ، آب فوق العاده سرد به سرعت یخ می زند. باران منجمد یک نمونه طبیعی از آب مایع فوق سرد است. هنگامی که باران منجمد به جسمی در سطح زمین برخورد می کند ، آن جسم مراکز هسته سازی را فراهم می کند و باران منجمد می شود.
فرضیه Nernst ایزوترم T = 0 را همزمان با adiabat S = 0 مشخص می کند ، اگرچه سایر ایزوترم ها و adiabats ها مشخص هستند. از آنجا که هیچ دو آدیابات با هم تلاقی ندارند ، هیچ آدیابات دیگری نمی تواند ایزوترم T = 0 را قطع کند. در نتیجه هیچ فرآیند آدیاباتیک در دمای غیر صفر آغاز نمی شود و منجر به دمای صفر می شود...hope I help you I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile072 smile261 smile260
تصویر

ارسال پست