گرمی به سادگی ممکن است به صورت انتزاعی نشان داده شود ، و بنابراین لازم است یک روش عینی برای اندازه گیری دما داشته باشیم. این یکی از خواص ترمودینامیکی اساسی است.
تعادل گرمایی
یک مفهوم به خصوص مهم تعادل ترمودینامیکی است . به طور کلی، هنگامی که دو جسم در تماس حرارتی قرار می گیرند ، گرما بین آنها جریان می یابد تا زمانی که با یکدیگر به تعادل برسند . وقتی اختلاف دما وجود داشته باشد، گرما به طور خود به خود از سیستم گرمتر به سیستم سردتر جریان می یابد . انتقال حرارت از طریق رسانایی یا تابش حرارتی صورت می گیرد . هنگامی که جریان گرما متوقف می شود ، گفته می شود که در همان دما هستند . سپس گفته می شود که آنها در تعادل حرارتی هستند .
به عنوان مثال، شما یک دماسنج را در یک فنجان قهوه می گذارید. با تعامل دو جسم، دماسنج داغ تر می شود و قهوه کمی خنک می شود تا زمانی که به تعادل حرارتی برسند . دو جسم در حالت تعادل حرارتی تعریف می شوند اگر وقتی در تماس حرارتی قرار می گیرند، انرژی خالصی از یکی به دیگری جریان نمی یابد و دمای آنها تغییر نمی کند . ممکن است فرض کنیم:
هنگامی که دو جسم در تعادل حرارتی هستند، دمای آنها برابر است.
این موضوع قانونی است که “قانون صفر ترمودینامیک” نامیده می شود.
دما یکی از ویژگی های بسیار مهم ماده است. بسیاری از خواص ماده با دما تغییر می کند . طول یک میله فلزی، فشار بخار در دیگ، توانایی سیم برای هدایت جریان الکتریکی و رنگ یک جسم درخشان بسیار داغ. همه اینها به دما بستگی دارد .
به عنوان مثال، بیشتر مواد با افزایش دمای آنها منبسط می شوند. این ویژگی در تمام علوم و مهندسی حتی در مهندسی هسته ای بسیار مهم است . راندمان ترمودینامیکی نیروگاه ها با دمای بخار ورودی یا حتی با دمای بیرون تغییر می کند. در دماهای بالاتر، مواد جامد مانند فولاد بسته به دما به رنگ نارنجی یا حتی سفید می درخشند. نور سفید یک لامپ رشته ای معمولی از یک سیم تنگستن بسیار داغ می آید. می توان مشاهده کرد که دما یکی از ویژگی های اساسی است که ماده را توصیف می کند و بر رفتار ماده تأثیر می گذارد.
دمای جنبشی
نظریه جنبشی گازها توضیح میکروسکوپی دما را ارائه می دهد. بر این اساس است که در هنگام برخورد الاستیک بین یک مولکول با انرژی جنبشی بالا و یک مولکول با انرژی جنبشی پایین، بخشی از انرژی به مولکول انرژی جنبشی پایین تر منتقل می شود. بنابراین دما با انرژی جنبشی مولکول های یک ماده مرتبط است . از آنجایی که این رابطه نسبتاً پیچیده است، بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت.[/su_spoiler][/su_accordion]
مقیاس های دما
هنگام استفاده از دماسنج، باید یک ترازو را روی دیواره لوله با اعداد علامت گذاری کنیم. ما باید مقیاس دما را تعریف کنیم . مقیاس دما روشی برای اندازه گیری دما نسبت به نقطه شروع (0 یا صفر) و یک واحد اندازه گیری است .
این اعداد دلخواه هستند و از نظر تاریخی از طرح‌های مختلفی استفاده شده است. برای مثال، این کار با تعریف برخی از رخدادهای فیزیکی در دماهای معین – مانند نقاط انجماد و جوش آب – و تعریف آنها به ترتیب 0 و 100 انجام شد.
چندین مقیاس و واحد برای اندازه گیری دما وجود دارد. رایج ترین آنها عبارتند از:
- درجه سانتیگراد (نشان داده شده به درجه سانتیگراد)،
- فارنهایت (با درجه فارنهایت)
- کلوین (به ویژه در علم به K نشان داده می شود).
مقیاس فارنهایت
مقیاس سلسیوس
دما برای وقوع نیاز به همجوشی هسته ای داشت
فیوژن دوتریوم -تریتیوم واکنش همجوشی دوتریوم و تریتیوم به دلیل پتانسیل آن در تامین انرژی برای آینده بسیار جالب است.
3T (d، n) 4He
این واکنش 17 مگا ولت انرژی در هر واکنش تولید می کند. با این حال، برای غلبه بر سد کولن توسط نیروی هسته ای جذاب، که در فواصل نزدیک قوی تر است، به دمای بسیار زیاد تقریباً 40 میلیون کلوین نیاز دارد. سوخت دوتریوم فراوان است، اما تریتیوم باید یا از لیتیوم تولید شود یا در چرخه دوتریوم به دست آید.
بالاترین دمای تولید شده
در 13 آگوست 2012، دانشمندان برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC) سرن ، ژنو، سوئیس، اعلام کردند که پلاسمای کوارک-گلوئون با دمای فوق العاده 5.5 تریلیون کلوین ایجاد کردند .
این تیم از آزمایش ALICE استفاده می کرد که بر روی مطالعه QCP و سایر شرایط در جهان اولیه متمرکز است تا یون های سرب را با سرعت 99 درصد سرعت نور به هم بکوبد و یک پلاسمای کوارک-گلئون ایجاد کند. اعتقاد بر این است که تا چند میلی ثانیه پس از بیگ بنگ، جهان در حالت پلاسمای کوارک-گلوئون قرار داشت که حالتی عجیب از ماده است. تصور می شود که پلاسمای کوارک گلوئون متشکل از کوارک ها و گلوئون های مجانبی آزاد است.
کمترین دمای تولید شده
طبق رکوردهای جهانی گینس ، کمترین دمای تولید شده 450 پیکوکلوین بالای صفر مطلق (تنها نیم میلیاردم درجه بالای صفر مطلق) است. این توسط تیمی از دانشمندان در موسسه فناوری ماساچوست، کمبریج، ماساچوست، ایالات متحده به دست آمد.