ديد کلي
مقياس کلوين در پي کشف چرخه کارنو صورت گرفت. اين مقياس نيز مانند ساير مقياسها نظير سلسيوس و ... بايد نقطه مرجعي داشته باشد در اين مقاله در مورد ارتباط مقياس کلوين با چرخه کارنو و نيز نقطه مرجع آن صحبت خواهيم کرد.
.jpg)
تاريخچه
مي‌دانيم که يکاي دما نخست بطور مصنوعي ظهور کرد: به نقطه جوش آب عدد 100 نسبت دادند، اين انتخاب پيامدهاي مهمي داشت. عدد ثابت گازها ، ژول بر درجه R = 8.3157 ، در قانون کلاپيرون - مندليف ظاهر شد. معناي دما توجه ويليام تامسون که بعدا لرد کلوين ناميده شد را جلب کرد. او در سال (1228/1848) دريافت که قضيه کارنو يک اصل تابعي ساده ولي مهم در بر دارد.
متأسفانه ، به رغم زيبايي نظري مقياس کلوين ، در عمل استفاده از چرخه کارنو کار سختي است، ضروري بود که روش ديگري براي اندازه گيزي دما پيدا شود. بعد از کارهاي کلوين مسئله دما از لحاظ نظري نسبتا روشن شد. انديشه مقياس با يک نقطه مرجع را مندليف در سال (1252/1873) مطرح کرد. انديشه مندليف بعد از يک وقفه 70 ساله (به شکل نسبتا بهتري) عملي شد و از بي نهايت که نام مندليف نيز به مقياس دماسنجي مدرن گره مي‌خورد.
دماي کلوين و چرخه کارنو
متعاقب قضيه کارنو ، کلوين متوجه شد که اگر در چرخه کارنو کار انجام يافته ، فقط به دماي منبع سرما و منبع گرما بستگي داشته باشد مي‌شود، مقياس دماي جديدي وضع کرد که مستقل از خواص ماده کار باشد. چرخه کارنو را مي توان وسيله‌اي به نظر آورد که اندازه گيري نسبت دماهاي T1 و T2 را ميسر مي‌کند. براي رسيدن به اين امر ، بايد تساوي زير را در نظر گرفت:
T1/T2 = ?1/?2
با اندازه گيري نسبت مقدار گرمايي که از جسم گرم گرفته مي‌شود و آنکه به منبع سرما انتقال مي يابد، نسبت دماهاي منبع گرم و سرد بدست مي‌آيد. بدينسان ، اگر بتوان چرخه کارنو را براي دو جسم (منبع سرما و گرما) به کار انداخت، مي‌توان نسبت دماهاي اين دو جسم را تعيين کرد. مقياس دمايي را که بدين سان تعريف شد، مقياس دماي مطلق ناميدند. براي آنکه به دماي مطلق (در مقابل نسبت دو دما) ، عدد معيني نسبت دهيم بايد، مقدار دما در يک نقطه روي مقياس مطلق جديد را تغيير دهيم، يعني لازم است ابتدا دماي يک نقطه معين به دلخواه تعيين شود. بعد از اين ، در اصل ، با بکار بردن چرخه کارنو مقدار هر دماي ديگر تعيين مي‌شود.
.jpg)
مقياس دماي کلوين
بکار بردن يک نقطه مرجع ، به عنوان مثال نقطه ذوب يخ و اندازه گيري دما از روي نسبت فشارها که با معادله حالت به يکديگر ارتباط دارند مي‌توانست ساده‌تر باشد. بديهي است، انتخاب نقطه ذوب يخ ، به عنوان نقطه مرجع ، کاملا مناسب نيست. زيرا اين نقطه تابع فشار است و معمولا نمي‌توان آنرا بصورت قابل اعتماد تکرار کرد.
در نتيجه امروزه ، به عنوان نقطه مرجع ، نقطه سه گانه آب را بکار مي‌برند. اين نقطه دمايي است که در آن سه حالت آب ، بخار آب و يخ در تعادلند. در هر دما بخار آب روي يخ فشار معيني را اعمال مي‌کند، اگر دما به تدريج بالا رود، در لحظه‌اي که يخ شروع به آب شدن مي‌کند، هر سه فاز به حال تعادل در مي‌آيند. اين حالت با دماي0.01 سانتيگراد متناظر است.
نقطه 0.01 سانتيگراد را مي‌توان در آزمايشگاه نسبتا آسان توليد کرد و از اينرو آن را نقطه مرجع مقياس ترموديناميکي انتخاب کرده‌اند و دقيقا برابر 273.15 درجه کلوين قرار داده‌اند. صفر قراردادي مقياس سيلسيوس برابر است با 273.16 درجه کلوين ، اين عدد را از اين نظر انتخاب کرده‌اند تا دما روي مقياس جديد عملا بر مقياس دو نقطه مرجع پيشين منطبق باشد.
منبع: http://atwis.com/خ