دانشنامهمفهوم
ترمودینامیک Thermodynamics
ترمودینامیک شاخه‌ای از فیزیک است که گرما، کار، انرژی و دما و روابط میان آن‌ها را بررسی می‌کند و بر چهار قانون بنیادی استوار است.
نام‌های دیگر: قوانین ترمودینامیک، گرماپویایی
ترمودینامیک (گرماپویایی) در قرن نوزدهم با مطالعهٔ ماشین‌های بخار شکل گرفت و امروز از طراحی موتور و یخچال تا فهم عمر ستاره‌ها و آیندهٔ جهان را در بر می‌گیرد. این علم نشان می‌دهد انرژی چگونه تبدیل می‌شود و چه چیزهایی ممکن یا غیرممکن‌اند.
چهار قانون ترمودینامیک
- قانون صفرم: اگر دو جسم هر دو با جسم سومی در تعادل گرمایی باشند، با هم نیز در تعادل‌اند. این قانون مفهوم دما را معنادار می‌کند.
- قانون اول: انرژی نه ساخته می‌شود و نه از بین می‌رود؛ فقط از شکلی به شکل دیگر تبدیل می‌شود (انرژی).
- قانون دوم: در یک سامانهٔ منزوی، آنتروپی کم نمی‌شود. گرما خودبه‌خود از جسم گرم به سرد می‌رود، نه برعکس.
- قانون سوم: رسیدن به صفر مطلق (حدود منفی ۲۷۳٫۱۵ درجهٔ سانتیگراد) با تعداد محدودی گام ممکن نیست.
دما و گرما چه فرقی دارند؟
دما معیار میانگین انرژی جنبشی ذره‌های ماده است، اما گرما انرژی‌ای است که به‌خاطر اختلاف دما از جسمی به جسم دیگر منتقل می‌شود. یک فنجان چای داغ دمای بالاتری از دریاچه‌ای سرد دارد، ولی دریاچه انرژی گرمایی بسیار بیشتری در خود دارد.
ترمودینامیک در ستاره‌شناسی
ستاره‌ها موتورهای گرمایی عظیمی‌اند: هسته‌شان در اثر همجوشی هسته‌ای گرما می‌سازد و انرژی را به سطح می‌رساند. تابش جسم سیاه رابطهٔ دما و رنگ ستاره را می‌گوید و قانون دوم، به‌همراه آنتروپی، پایهٔ بحث دربارهٔ مرگ گرمایی جهان است.
پرسش‌های رایج
### قوانین ترمودینامیک چیست؟
چهار قانون: تعادل گرمایی و دما (صفرم)، پایستگی انرژی (اول)، افزایش آنتروپی (دوم) و دست‌نیافتنی بودن صفر مطلق (سوم).
### ترمودینامیک چه کاربردی دارد؟
در طراحی موتور خودرو، نیروگاه، یخچال و تهویهٔ مطبوع، و در توضیح فرایندهای ستاره‌ای و جوی به کار می‌رود.
### چرا گرما از سرد به گرم نمیرود؟
بر اساس قانون دوم ترمودینامیک، چنین انتقالی بیصرف کار بیرونی آنتروپی کل را کم میکرد. به همین دلیل یخچال برای کارکرد به برق نیاز دارد.
### صفر مطلق چیست؟
پایینترین دمای ممکن، حدود منفی ۲۷۳٫۱۵ درجهٔ سانتیگراد (صفر کلوین) که در آن حرکت گرمایی ذرات به حداقل میرسد و به آن نمیتوان رسید.