افزايش سرعت و كاهش دما

[parisa]

افزايش سرعت و كاهش دما
​

​

همانطور كه مي‌دانيم براي آنكه دماي m كيلوگرم از جسمي با گرماي ويژه C را به اندازه ΔӨ تغيير دهيم ، Q ژول انرژي گرمايي لازم است . از تعريف گرماي ويژه داريم :

​

​

به عبارت ديگر :

كه در اين رابطه Q ( انرژي ) بر حسب ژول ، m ( جرم ) بر حسب كيلوگرم ، C ( گرماي ويژه ) بر حسب ژول بر كيلوگرم بر درجه سلسيوس و ΔӨ ( تغيير دما ) بر حسب درجه سلسيوس است . اينك براي محاسبه انرژي پتانسيل حرارتي جسم ، از رابطه زير استفاده مي‌كنيم :

​

كه در رابطه فوق UQ انرژي پتانسيل حرارتي بر حسب ژول ، m ( جرم ) بر حسب كيلوگرم ، C ( گرماي ويژه ) بر حسب ژول بر كيلوگرم بر درجه سلسيوس و Ө دما بر حسب درجه كلوين است . به طور مثال يك كيلوگرم فولاد با گرماي ويژه 500 ژول بر كيلوگرم بر درجه سلسيوس و حرارت 37 درجه سلسيوس ( 37+273=310 درجه كلوين ) :

​

155 كيلو ژول انرژي حرارتي ذخيره شده در خود دارد كه اگر از آن گرفته شود ، دماي آن صفر مطلق خواهد شد . همانطور كه مي‌دانيم با افزايش سرعت ، بر جرم جسم نيز افزوده ميشود و اين ميزان افزايش جرم از رابطه زير محاسبه ميشود :

​

m جرم جسم در حال حركت ، m0 جرم جسم در حال سكون ، v سرعت حركت جسم و c سرعت نور است . اينك با جايگزيني جرم در حال حركت در رابطه قبلي ، معادله جديد زير جهت برسي ميزان حرارت جسم در حال حركت بدست مي‌آيد :

​

Ө در اين معادله دماي جسم در حال حركت است كه اين رابطه بيانگر اين موضوع است كه اگر فرض كنيم جسم در حال حركت با محيط پيرامون خود تبادل گرمايي نداشته باشد ( انرژي پتانسيل حرارتي آن ثابت بماند ) ، با نزديك شدن سرعت جسم به سرعت نور ، دماي آن نيز به صفر مطلق نزديك ميشود براي اينكه :

​

​

اينك ميبايست معادله‌اي طرح كنيم كه رابطه مابين حرارت جسم در حال سكون و حرارت همان جسم در حال حركت با سرعت معلوم را نشان دهد . براي اينكار معادل فيزيكي UQ مربوط به جسم در حال سكون را در معادله فوق قرار مي‌دهيم :

​

Ө0 حرارت جسم در حال سكون است كه در نهايت به رابطه ساده‌اي مي‌رسيم كه مشابه روابط لورنتس - جرالد براي كوتاه شدن طول و كند شدن زمان به نسبت افزايش سرعت است . اينك نمودار جسمي با حرارت 37 درجه سلسيوس يا 310 درجه كلوين ، زماني كه به سرعت نور نزديك ميشود را رسم مي‌كنيم :

​

نتيجه گيري بسيار مهمي است كه قبلا در مباحث پديده داپلر يا دوپلر براي امواج الكترومغناطيسي و روابط جديد كوانتومي نسبيتي و جرم صفر و ايجاد شرايط بي وزني ، تسليحات گرانشي / راهكاري جديد براي اثبات اصل هم ارزي جرم و انرژي / ارايه رابطه هم ارزي جرم و انرژي مستقل از سرعت امواج نور و گرانشي به آن رسيده بوديم . پس چنين به نظر مي‌رسد با توجه به اينكه با نزديك شدن به سرعت نور ، دماي جسم نيز به صفر مطلق ميل مي‌كند ، اين خود باعث برقراري يك تعادل حرارتي شده كه مسلما از بروز انفجار به علت افزايش جرم و چگالي ممانعت خواهد كرد . با توجه به مطالب مطرح شده در مبحث افزايش سرعت و افزايش توان راكتور شتاب دهنده فضاپيما اميدواريم در آينده نزديك بشر بتواند به سرعت نور دسترسي داشته و در كيهان مسافرت كند .


محمدرضا طباطبايي