قوانین ترمودینامیک | آیوتا @iotaph

■ترمودینامیک■
●آیوتا:عظمت و جهانشمولی ترمودینامیک به زیبایی در نقل قول زیر منعکس است:
"هر قدر که مقدمات یک نظریه بی پیرایه تر باشد و هر قدر که موارد متنوع بیشتری در بر گیرد، آن نظریه گیراتر است. بدین سان ترمودینامیک کلاسیک تاثیر عمیقی بر من داشته است و با اطمینان خاطر می توانم ادعا کنم که تنها نظریه فیزیکی عامی است که در چارچوب کاربرد مفاهیم اساسی آن، هرگز فرو نمی ریزد."
■□■□اینشتن 1949□■□■□■
.
@iotaph
@physics_ir

#فیزیک #ترمودینامیک #اینشتین #physics #termodynamics #einstein

بعد از انفجار بزرگ (بیگ بنگ) کدام انفجار بیشترین قدرت را در کیهان دارد؟
انفجارات عظیم پرتو گاما بعد از انفجار بزرگ در رده ی دوم قرار دارند. سر گذشت این انفجار ها به اواخر دهه 1960 و جنگ سرد میان شوروی و ایالات متحده باز میگردد. زمانی که آمریکا نگران بود که شوروی بمب اتمی را در فضا آزمایش کند، بدین منظور ماهواره ولا را به فضا فرستاد. نتایج این ماهواره پنتاگون را وحشت زده کرد. ولا نشانه هایی از انفجارات هسته ای را در فضا پیدا کرده بود.برای تحلیل داده های ماهواره ی ولا از دانشمندانی دعوت شد ولی بعد از فروپاشی شوروی این اطلاعات انبوه وارد دنیای ستاره شناسی شد. درخشش های گاما به قدری عظیم اند که میتوانند تمام انرژی خروجی از خورشید در مدت 10 میلیارد سال را در چند لحظه خارج کنند.اغلب این درخشش ها بین 1 تا 10 ثانیه دوام دارند؛کوتاهترین آن ها 0.01 ثانیه و برخی دیگر تا چندین دقیقه طول میکشد. برای چندین سال علت این اصلی این چنین رویداد هایی ستاره های نوترونی محسوب میشد که در یک سیستم دوتایی با یکدیگر برخورد می کنند ولی این رویداد ها به ندرت اتفاق می افتند. اما در سال 2003 شواهدی جدید مبنی بر اینکه این اتفاقات نتیجه ی یک ابرنواختر یا هایپرنوا هستند که منجر به ایجاد سیاهچاله ها میشوند.ماهواره ها و تلسکوپ ها به سرعت درخشش های گاما را نشانه گرفته و مشاهده کردند که آن ها به یک ابرنواختر عظیم شباهت دارند. از آنجا که ستاره ی در حال انفجار دارای یک میدان مغناطیسی بزرگ است و تابش را از طریق جهت های قطبی شمال و جنوب گسیل می کند، ممکن است اینطور به نظر بیاید که ابرنواختر بیش از اندازه انرژی دارد؛ یعنی ما این درخشش ها را تنها در صورتی میبینیم که مستقیما به سمت زمین نشانه رفته باشند و این تصور اشتباه را در ما ایجاد می کند که آن ها از آنچه واقعا هستند قدرتمندترند.
@iotaph
@physics_ir
#انفجار #گاما #کیهان #سیاهچاله #ماهواره #ولا

خلأ به محیطی گفته می‌شود که چگالی ذره های(اتم ها و مولکول ها) موجود در آن کمتر از محیط جوّ است . خلأ را با توجه به تعداد ذراتی که در واحد حجم دارد، به خلأ عادی، خلأ متوسط، خلأ بالا، خلأ خیلی بالا و خلأ بی‌نهایت تقسیم‌بندی می‌کنند. برای اینکه تشخیص دهیم چه نوع خلئی داریم، تعداد مولکولها را اندازه نمی‌گیریم، بلکه کمیتی را که معمولاً اندازه گیری می‌کنیم، فشار گاز است. بر اساس فشار می توان تعداد مولکولها در واحد حجم را نیز تعیین کرد. به عبارت دیگر، می‌توان خلأ را براساس فشار تعریف کرد، که خلأ به محیطی گفته می‌شود که فشار آن از فشار اتمسفر کمتر باشد و براساس فشاری که دارد به خلأ عادی، متوسط و غیره تقسیم‌بندی می‌شود.
واژهٔ خلأ عموماً به ناحیه‌ای از فضا که فشار آن کمتر از ۷۶۰ تور (واحد فشار) باشد، اطلاق می‌شود. تور یکی از واحدهای فشار و تقریباً معادل یک میلیمتر جیوه‌ است. هدف اصلی فناوری خلأ کاهش چگالی ذرات خارجی، شامل اتم‌ها یا مولکول‌ها، یا ذرات دیگر در یک حجم مشخص است.
برای تشریح خلأ، علاوه بر کمیت فشار، از کمیت های دیگر نیز استفاده می‌شود. یکی از مهم ترین آنها کمیت مسیر پویش آزاد میانگین(MFP) است که بوسیله آن می توان ارزیابی بهتری در خصوص تعداد ذرات در واحد حجم مورد نظر ارائه داد و به صورت زیر تعریف می‌شود: مسیر پویش آزاد میانگین مولکولی، که با حرفλ نشان داده می‌شود، میانگین فاصله ای است که یک مولکول در بین دو برخورد متوالی بامولکول های دیگر طی می‌کند.
اگر درشرایط خلا یک سکه و یک پر پرنده را از یک ارتفاع همزمان رها کنیم کدام یک زودتر به زمین میرسند؟
حرکت  در خلا یعنی همان حرکت سقوط آزاد پس طبق آن روابط سرعت جسم فقط به ارتفاع بستگی دارد و شتاب نیز ثابت گرانشی زمین است پس در نتیجه هر دو هم زمان به زمین خواهند رسید. این نیز اولین بار توسط گالیه نشان داده شد که سرعت سقوط اجسام در خلا به جرمشان بستگی ندارد.
نویسنده:حسن قاسمی #پیج_علمی_فیزیک_ایران
#گاز #فشار #خلا #پمپ_خلا

هر اتم از بدن شما از ستاره ای که در گذشته منفجر شده به وجود آمده است ، و احتمالا اتم های دست چپ شما از یک ستاره متفاوت نسبت به دست راست شما به وجود آمده اند . شاعرانه ترین چیزی که من درباره کیهان میدانم این هست که «شما همگی گرد و غبار ستاره ای هستید »اگر انفجار ستاره ای نبود شما اینجا نبودید به علت اینکه عناصر تشکیل دهنده هستی ( کربن ، نیتروژن ، اکسیژن و دیگر عناصری که برای فرگشت نیاز بودند ) از ازل آفریده نشده بودند ، بلکه آنها در ستارگان پیدایش یافته اند .
"لورنس کراوس"
@physics_ir
@iotaph
#پیج_علمی_فیزیک_ایران #ستاره #ابرنواختر #فرگشت

■مکانیک آماری■
●آیوتا:موضوع اول: ترمودینامیک کلاسیک
این موضوع با اجسام خیلی بزرگ سروکار دارد. دنیایی را توصیف می کند که ما در زندگی روزمره مان با آنها سروکار داریم. چیزی در مورد اتم و مولکول و سایر ذرات خیلی ریز نمی گوید. بنابراین ترمودینامیک علمی است که هر چیز را بر حسب تصور ماکروسکوپی توصیف می کند.ترمودینامیک کمیتهای ماکروسکوپی مانند گرما، کار، آنتروپی، آنتالپی و ... را توصیف می کند.
@iotaph
@physics_ir
●موضوع دوم: مکانیک کوانتومی
این انتهای دیگر طیف از ترمودینامیک است که با خیلی کوچک ها سروکار دارد و می پذیرد که جهان از ذرات،اتم ها،الکترونها، پروتونها و مانند اینها ساخته شده است.یکی از خصیصه های کلیدی مکانیک کوانتومی این است که در آن رفتار ذره به طور دقیق معین نیست. در عوض این رفتار با زبان احتمالات بیان می شود. این بررسی احتمالاتی در مفهوم تابع موج نمود پیدا می کند و مجهز به معادله مشهور شرودینگر، می بایست توصیف کاملی از احتمالات امکان پذیر باشد. وقتی محاسبات برای بیش از یک یا دو ذره انجام می شود مساله به سرعت غیر قابل حل می شود به طوری که مجبور می شویم به تقریبهای عجیب و غریب پناه ببریم. تصور کنید بخواهید مکانیک کوانتومی را برای توصیف رفتار 30^10 اتم در یک گاز به کار برید.
●موضوع سوم: مکانیک آماری
اگر بخواهیم دو حد متضاد، از یک طرف موضوع کلاسیکی مانند ترمودینامیک و از طرف دیگر مکانیک کوانتومی غیر کلاسیکی را با هم آشتی دهیم، به وسیله ای برای پل زدن بین این دو نیاز داریم. این جاست که سومین موضوع یعنی "مکانیک آماری" به کمک می آید. در اینجا تعداد زیادی از ذرات در دستگاه هایی با محدودیتهای معین در نظر گرفته می شوند و کوششی برای تجزیه و تحلیل رفتار انفرادی ذرات انجام نمی شود، اما در عوض با استفاده از احتمالات می توان به همه رفتارهای ماکروسکوپی مانند ترمودینامیک رسید. بدین ترتیب می توان پیوند طبیعی بین رفتار میانگین دنیای ترمودینامیکی و دنیای احتمالاتی ذرات مجزا را مشاهده کرد. پیوند بین این دو بود که پیروزی بزرگ فیزیکدانان قرن نوزدهم ماکسول، گیبس و بخصوص بولتزمن را رقم زد. قبل از این که ایده احتمالات کوانتومی به ذرات منفرد در دهه 1920 توسط هایزنیرگ اعمال شود، این مردان بزرگ جهان را به عصر احتمالات برده بودند.

به عقیده شما فاصله دو قطار وقتی با سرعتی از کنار هم عبور میکنند نسبت به حالتی که کنار هم نیستند، دارای فاصله ی عرضی یکسانی هستند؟ یا کمتر ؟ یا حتی بیشتر؟ اصلا آیا ربطی به هم دارند؟
-
از حوالی سال هزار و هشتصد و چهل و هشت میلادی که قطار ها به سرعت حدود صد کیلومتر بر ساعت رسیدند، در ایستگاه های قطار؛هنگامی که یک قطار در حال حرکت از کنار قطار ساکنی عبور میکرد، به طرز عجیبی دو قطار به طرف هم کج میشدند ، طوری که مسافران احساس خطر میکردند و در مواردی هم قطارها آسیب دیدند(نوسان راه آهن).این مسئله برای مهندسان راه آهن ایجاد شده بود که واقعا دلیل این پدیده چیست؟ تا اینکه تا سه سالِ بعد غالب مهندسان به این نتیجه رسیده بودند که دلیل این اتفاق حدود یک قرن پیش توسط ریاضیدان سوئیسی _دنیل برنولی _در غالب معادله برنولی حل شده بود. معادله ای که از نتایجش این است که" فشار در قسمتی از سیال که سرعت بیشتری دارد کمتر است" .این معادله همان معادله ایست که در ظل آن هواپیما به بالا حرکت میکند، بومرنگ بعد از پرتاب باز میگردد و توپ در حال حرکت به اصطلاح کات میگیرد.
همانطور که در عکس مشاهده میکنید، در معادله ی موجود که همان معادله برنولی ست معادله نوشته شده برابر مقدار ثابتی ست.لذا با تغییر هر کدام از سرعت و ارتفاع سیال، فشار آن نقطه ی سیال تغییر میکند؛ علی الخصوص برای پدیده ی فوق الذکر سرعت هوا در بین دو قطار بیشتر از سرعت هوای خارج از ما بین آندو ست، لذا فشار میان آن کمتر از فشار خارج از مابین دو قطار است، پس به علت اختلاف فشار وارد بر دو وجه قطار ، دو قطار با نیرویی به سمت همدیگر کشیده میشوند.و اینجاست که دلیل پدیده نوسان راه آهن که مهندسین راه آهن آن زمان سه سال درگیرش بودند را متوجه میشویم.
نویسنده: علیرضا احدی از #پیج_علمی_فیزیک_ایران
#معادله #برنولی #قطار #راه_آهن

Happy #halloween 🌞🎃🎃🎆🎇🎉
(credit: @nasa )
مناطق فعال خورشید برای جشن گرفتن #هالوین کنار هم چیده شده اند.

دانشمند جوان تبريزي، جانشین اینشتين
"دکتر نيما ارکاني حامد" با تصدي کرسي استادي دانشگاه پرينستون- جايگاهي که 55 سال پس از اینشتين در اختيار فرد ديگري قرار داده نشد- دنيا را با اين سوال مواجه کرده است که آيا اینشتين بعدي، يک تبريزي خواهد بود؟
دکتر نيما ارکاني حامد در حال حاضر استاد دانشگاه هاروارد و داراي کرسي استادي در دانشگاه پرينستون است. اين کرسي از سال 1933 تا 1955 در انحصار آلبرت اینشتین بوده است.
آشنايي بيشتر با نيما ارکاني حامد
نيما ارکاني حامد، فردي تبريزي است او مدرک ليسانس خود در رياضي و فيزيک را با نشان عالي از دانشگاه تورنتو در سال 1993 گرفته و پس از آن دکترا را در سال 1997 از دانشگاه برکلي کاليفرنيا دريافت کرده است.
دکتر نيما ارکاني حامد پس از آن در شتاب دهنده ی خطي استنفرد شروع به کار کرد. نيما از 14 سالگي در نظريه و قوانين نيوتون تحقيقات متعددی نموده است.

در سال 1999به عنوان استاد دانشگاه برکلي مشغول به کار شد. وي در سال 2002 پس از يکسال ملاقات با استادان دانشگاه هاروارد به عنوان استادي دانشگاه هاروارد رسيد و کمي بعد از آن به مقام استادي در تحصيلات پيشرفته در دانشگاه پرينستون رسيد. اين مقام از سال 1933 تا سال 1955 (زمان مرگ آلبرت اینشتین) در دست اینشتین بوده که هم اکنون نزد دکتر ارکاني است. از سال 2002 تا 2008 او استاد ارشد دانشگاه هاروارد بوده است.
دکتر نيما ارکاني حامد(رهبر فيزيکدانان نظري) افکار ما را در مورد فضا و زمان باز کرده و به گفته ی ايشان، جهان حداقل 11 بعد دارد. اين نظريه انقلابي را در فيزيک به وجود خواهد آورد. در تئوري ابر ريسمان و يا به اختصار ريسمان، تلاش بر اين بوده که توضيح دهد ذرات، کوچکترين حالت در اين جهان نيستند بلکه حلقه هاي داراي نوسان، که ريسمان ناميده مي شوند، کوچکترين چيز مي باشد. در اين نظريه ريسمان در 11 بعد نوسان مي کند؛ بر خلاف ما که در 3 بعد مکان و يک بعد زمان هستيم. بيشتر مدلها در اين تئوري حداقل 7 بعد ديگر را نشان مي دهد که براي انسان قابل درک نيستند.

جوايزي که وي دريافت کرده است:
- در سال 2005 جايزه في بتا کاپا از دانشگاه هاروارد
- در سال 2003 کسب مدال گريبو از انجمن فيزيک اروپا
- کمک هزينه هاي متعدد در سال 2002
همچنین دکتر حامد در سال 2005 برنده ی جايزه ی PHIL BETA KAPPA از دانشگاه هاروارد براي تعليمات عالي خود گرديده است.
وی همچنین سی و دومین نفر در لیست صد نابغهٔ زندهٔ دنیامی‌باشد.
#پیج_علمی_فیزیک_ایران
#فیزیکدان #ایرانی #نیما_ارکانی_حامد

■مواد حافظه دار■
یکی از معروفترین آلیاژهای حافظه دار به نام نیتینول است که از آن به صورت سیمی استفاده می شود. در نگاه اول این سیم ها همانند سیم های معمولی به نظر می آیند که به راحتی تغییر شکل می دهند و رسانای الکتریسیته نیز هستند، اما در مقایسه با آنها بسیار گران تر هستند. دو مشخصه در این سیم ها وجود دارد که آنها را متمایز می کند:
@iotaph
@physics_ir
●این سیم ها حافظه دارند. به عنوان مثال می توان آنها را به هر شکلی درآورد و سپس با گرم کردن آنها تا دمای بالای 90درجه سانتی گراد به حالت اولیه شان برگرداند.
●●این نکته که شاید جالب تر هم باشد این است که می توان این سیم ها را برنامه ریزی کرد تا شکل خاصی را به خاطر بسپارند! این کار به این صورت انجام می شود که شکل دلخواهمان را به سیم می دهیم و سپس سیم را به مدت تقریبی 5دقیقه با دمای 150درجه سانتی گراد گرما می دهیم یا جریان الکتریسیته را از آن عبور می دهیم. حالا می توانیم سیم را به هر شکل دیگری درآوریم و برای برگشت آن به شکل اولیه کافی است آن را در آب داغ بیندازیم.
#پیج_علمی_فیزیک_ایران #آیوتا #مواد #مواد_حافظه_دار #حافظه سیم #دما #الکتریسیته

آگاه گران. پایگاه دانش و فناوری و طبیعت.
@agahgaran_science

@iotaph @physics_ir