افزايش سرعت و كاهش دما

[MRT]

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 :







http://ki2100.com/images/physics/delta_T/1.gif





به عبارت ديگر :




http://ki2100.com/images/physics/delta_T/2.gif





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 :






http://ki2100.com/images/physics/delta_T/3.gif






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 ) :






http://ki2100.com/images/physics/delta_T/4.gif






155كيلو 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 :






http://ki2100.com/images/physics/delta_T/5.gif




m جرم در حال حركت ، m0 جرم در حال سكون ، v سرعت 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 :






http://ki2100.com/images/physics/delta_T/6.gif








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 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 :






http://ki2100.com/images/physics/delta_T/7.gif






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 :








http://ki2100.com/images/physics/delta_T/8.gif








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 :








http://ki2100.com/images/physics/delta_T/9.gif









نتيجه گيري بسيار مهمي است كه قبلا در مباحث پديده داپلر يا دوپلر براي امواج الكترومغناطيسي و روابط جديد كوانتومي نسبيتي (http://ki2100.com/physics/doppler_light_effect.htm) 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 (http://ki2100.com/physics/zero-m.htm) 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 (http://ki2100.com/physics/acceleration_reactor.htm) اميدواريم در آينده نزديك بشر بتواند به سرعت نور دسترسي داشته و در كيهان مسافرت كند .










محمدرضا طباطبايي 28/2/88


منبع : http://ki2100.com/physics/delta_T.htm