انتشار

اگر با دقت نگاه کنیم، در ابتدا دود حاصل از احتراق قابل مشاهده است. پس از مدتی، دود قابل مشاهده نیست. آیا از عطر استفاده کرده‌اید؟ حتی اگر عطر را در اتاق اسپری کنید، افراد دیگری که در خارج از خانه هستند نیز می‌توانند عطر آن را حس کنند. اگر مادر در آشپزخانه غذای خوشمزه و اشتهاآوری بپزد، عطر پخت و پز را می‌توان از خانه همسایه نیز حس کرد. چرا اینطور است؟

مثال‌های بسیار دیگری نیز وجود دارد. اگر چند قطره جوهر را در لیوانی حاوی آب زلال بریزید، جوهر یا رنگ خوراکی به طور یکنواخت در سراسر آب پخش می‌شود. این اتفاق به طور خودکار رخ می‌دهد. برخی از مثال‌های قبلی، رویدادهای انتشار هستند که اغلب در زندگی روزمره تجربه می‌شوند. انتشار فرآیند انتقال مواد از غلظت بالا به غلظت پایین است. منظور از غلظت، تعداد مولکول‌ها/مول‌های یک ماده در هر حجم است. یک مکان با غلظت بالا، مکانی است که در آن مولکول‌های زیادی از مواد در هر حجم وجود دارد. برعکس، غلظت‌های پایین، مکان‌هایی هستند که در آنها مولکول‌های کمی در هر حجم وجود دارد.

ادامه مطلب

انرژی داخلی یک گاز ایده‌آل

انرژی در گاز ایده‌آل تک اتمی

انرژی موجود در گاز ایده‌آل تک اتمی، برابر با کل انرژی جنبشی انتقالی مولکول‌های گاز ایده‌آل تک اتمی است. کل انرژی جنبشی انتقالی مولکول‌های گاز ایده‌آل = حاصلضرب میانگین انرژی جنبشی انتقالی هر مولکول در تعداد مولکول‌ها (N). از نظر ریاضی:

ادامه مطلب

قضیه تقسیم مساوی انرژی

قضیه‌ی هم‌تقسیمی انرژی به صورت نظری توسط کلرک ماکسول با استفاده از مکانیک آماری استخراج شد. این قضیه به این دلیل نامیده می‌شود که هیچ اثباتی از طریق آزمایش وجود ندارد. تقسیم انرژی به معنای توزیع مساوی انرژی است.

نظریه تقسیم‌بندی تجهیزات انرژی ۲

KE = میانگین انرژی جنبشی انتقالی مولکول‌های گاز (ژول)

k = ثابت بولتزمن = ۱.۳۸ × ۱۰-23 جی/کی

T = دمای مطلق مولکول گاز ایده‌آل (کلوین)

ادامه مطلب

میانگین انرژی جنبشی گازها

علاوه بر فشار، یکی از کمیت‌هایی که ماهیت ماکروسکوپی گاز را بیان می‌کند، دما (T) است. معادله فشار گاز:

میانگین انرژی جنبشی گازها ۶

ادامه مطلب

تئوری سینتیکی گازها

کنظریه جنبشی بیان می‌کند که هر ماده‌ای از اتم‌ها یا مولکول‌ها تشکیل شده است و اتم یا مولکول به طور مداوم و بدون وقفه حرکت می‌کند. این فرض نظریه جنبشی با موقعیت و شرایط اتم یا مولکول تشکیل‌دهنده گاز مطابقت دارد. نیروی جاذبه بین اتم‌ها یا مولکول‌های تشکیل‌دهنده گاز ضعیف است، به طوری که اتم‌ها یا مولکول‌ها می‌توانند آزادانه حرکت کنند.

ادامه مطلب

قانون بویل، قانون چارلز، قانون گی-لوساک

Article Boyle’s law, Charles’s law, Gay-Lussac’s law

قانون بویل

Robert Boyle (1627-1691) conducted experiments to investigate the quantitative relationship between gas pressure and volume. This experiment is carried out by inserting a certain amount of gas into a closed container. Until a pretty good approach, he found that if the gas temperature was kept constant, then when the gas pressure increased, the gas volume was reduced. Likewise, when the gas pressure decreases, the gas volume increases. Gas pressure is inversely proportional to gas volume. This relationship is known as Boyle’s Law. Mathematically:

ادامه مطلب

قانون گاز ایده‌آل

قوانین بویل، چارلز و گی-لوساک در مورد گازها برای همه شرایط گاز صدق نمی‌کنند، بنابراین تجزیه و تحلیل ما دشوارتر می‌شود. بنابراین، مدل گاز ایده‌آل ارائه شد. گاز ایده‌آل در زندگی روزمره وجود ندارد؛ گاز ایده‌آل تنها شکل کاملی است که تجزیه و تحلیل را تسهیل می‌کند. وجود این مفهوم گاز ایده‌آل همچنین به ما در بررسی رابطه بین سه قانون گاز کمک می‌کند.

رابطه بین دما، حجم و فشار گاز

با مراجعه به سه قانون گاز فوق، می‌توانیم رابطه کلی‌تری بین دما، حجم و فشار گاز به دست آوریم.

ادامه مطلب

آنتروپی

بیان خاص قانون دوم ترمودینامیک نمی‌تواند همه فرآیندهای برگشت‌ناپذیر را توصیف کند، بنابراین به یک بیان کلی نیاز داریم. انتظار می‌رود این بیان کلی، همه فرآیندهای برگشت‌ناپذیر رخ داده در جهان را توضیح دهد. بیان کلی قانون دوم ترمودینامیک در اواسط قرن نوزدهم، از طریق کمیتی به نام آنتروپی (S) فرموله شد. آنتروپی اولین بار توسط کلازیوس معرفی شد و از چرخه کارنو (موتور کالری کامل) فرموله شد. طبق گفته کلازیوس، تغییرات آنتروپی توسط یک سیستم زمانی تجربه می‌شود که سیستم در دمای ثابت، گرمای اضافی (Q) دریافت کند، که با معادله زیر نشان داده می‌شود:

ادامه مطلب

ضریب عملکرد دستگاه خنک‌کننده

مقاله در مورد ضریب عملکرد دستگاه خنک کننده

یک ماشین خنک‌کننده ماشینی است که گرما را از مکانی با دمای پایین می‌گیرد و سپس آن را به مکانی با دمای بالا منتقل می‌کند. برای اینکه این فرآیند اتفاق بیفتد، ماشین باید کار انجام دهد زیرا گرما به طور طبیعی از دمای بالا به دمای پایین جریان می‌یابد. این گفته کلازیوس است:

برای یک ماشین خنک‌کننده غیرممکن است که گرما را از مکانی با دمای پایین به مکانی با دمای بالا، بدون انجام کار، منتقل کند (قانون دوم ترمودینامیک - بیان کلاوزیوس).

دستگاه (W) برای انتقال گرما، از دمای پایین (Q) کار می‌کند.L) تا دمای بالا (QH). بر اساس پایستگی انرژی، QL + W = QH.

ادامه مطلب

موتور حرارتی کارنو و چرخه کارنو

برای آشنایی با چگونگی افزایش کارایی گرما برای بررسی موتور، دانشمند فرانسوی به نام سعدی کارنو (۱۷۹۶-۱۸۳۲) در سال ۱۸۲۴ یک ماشین کالریک نظری ایده‌آل را بررسی کرد. در آن زمان، قانون اول ترمودینامیک و همچنین قانون دوم ترمودینامیک هنوز تدوین نشده بودند. قانون اول تدوین نشده است زیرا دانشمندان هنوز نمی‌دانند که گرما انرژی است. پس از آزمایش‌های ژول و همکارانش در دهه ۱۸۳۰، دانشمندان کشف کردند که گرما انرژی است که به دلیل اختلاف دما حرکت می‌کند. بنابراین، قانون اول ترمودینامیک پس از سال ۱۸۳۰ تدوین شد. سعدی کارنو در سال ۱۸۲۴ در حال تحقیق در مورد موتور کالریک نظری ایده‌آل بود. تحقیقات او در واقع برای افزایش راندمان موتور بخار بود. اکثر موتورهای بخار آن زمان راندمان کمتری داشتند.

ادامه مطلب