مقاومت الکتریکی

فرض کنیم جریان الکترون ها درون سیم، موسوم به جریان الکتریکی، همچون دوندگانی هستند در مسیر مسابقه.

مقاومت الکتریکی به معنای برخورد بین این الکترون ها و ذرات درون سیم است.

انگار که در مسیر دوندگان،انواع مختلف موانع قرار داشته باشد که با دوندگان برخورد کنند.این برخورد ها باعث ایجاد گرما میشود و انرژی هدر میرود.

موانع میتوانند ذرات خود سیم باشند یا ناخالصی های موجود باشند.اگر دما افزایش یابد،مقاومت هم افزایش می یابد.یعنی تحرک موانع افزایش یافته و احتمال برخورد بالا میرود.

همچنین با کاهش دما،مقاومت کمتر میشود.اما این مسئله تا حدی ادامه دارد چون امکان حذف ناخالصی ها وجود ندارد.پس از جایی به بعد با کاهش دما،مقاومت دیگر کاهش نمیابد.

اما موادی وجود دارند که به علل کوانتومی،از یک دمای بحرانی به پایین،هیچ مقاومت الکتریکی از خود نشان نمیدهند و تبدیل به ابررسانا میشوند.

 

 

گرما و دما چیستند؟

گرما چیست؟

برای ما،پر واضح است که گرما شکلی از انواع انرژی است.مثلا ممکن است انرژی الکتریکی در لامپِ رشته ای،بر اثر مقاومت الکتریکی لامپ،به گرما تبدیل شود.

اما فیزیکدانان از ابتدا نمیدانستند که گرما نوعی از انرژی است.آنان گرما را چیز دیگری می دانستند.بعنوان مثال در قرن هیجدهم میلادی،نظریه کالریک برای توضیح گرما به کار برده میشد.و نظریه کالریک به این معنا بود که هر جسمِ گرم،مقداری از یک سیال نامرئی را در خود دارد که باعث گرمایَش میشود و برای انتقال گرما،باید این سیال جا به جا شود.

البته برخی فیزیکدانان حدس هایی میزدند اما در نهایت آزمایشهای آقای ژول بود که واقعا به ما فهماند که گرما نوعی انرژی است چراکه این آزمایشها ارتباط بین انرژی مکانیکی و گرما را مشخص میکرد.

 

دما چیست؟

دما یک کمیت آماری است.به این معنا که دما به میانگین انرژی جنبشی ذرات یک جسم بستگی دارد.پس معیار خوبی از انرژی گرمایی سیستم است.

برای یک بحث کامل تر از دما، اینجا کلیک کنید

اما در پایان خوب است که یاد آوری شود که میزان انرژی گرمایی به میزان ماده هم بستگی دارد.بعنوان مثال فرض کنیم دو ماده داشته باشیم یکی با هزار مولکول و دیگری با یک میلیون مولکول.وقتی دما در هر دو برابر است،انرژی مولکول ها برابرند.مثلا هر مولکول ایکس ژول انرژی دارد.پس ماده ی دوم انرژی گرمایی اش،هزار برابر بیشتر از اولی خواهد بود چراکه در ماده اول هزار مولکول با انرژی ایکس ژول داریم یعنی هزار ایکس ژول ولی در ماده دوم،یک میلیون ایکس ژول.

 

 

 

دقت اندازه گیری

 ممکن است وقتی دانش آموزان با مکانیک کلاسیک و چیزهایی از فیزیک که به دقت اندازه گیری میشوند کار میکنند،خیال کنند جهان در تسخیر ماست.ممکن است به این دلیل که محاسباتمان نتایج و پیشبینی های خوبی ارائه میکنند دچار غرور شوند.تصور کنند واقعا همه چیز را با اطمینان میتوان اندازه گرفت.

اما خوب است به دانش آموزان یادآور شویم که با کشف کوانتوم و رسوخ آن به علوم دیگر،تقریبا محال است که بتوان حرف از پیش بینی های دقیق زد.

کوانتوم علمی است که به ما میگوید ما با حداکثر توان هم که اندازه گیری کنیم،بیشترین تکنولوژی را هم که به کار ببریم،نهایتا خداوند به ما اجازه ی دانستن بعضی چیزهارا نداده است.

البته برخی افراد مثل اینشتین با این دیدگاه مخالف بودند و میگفتند حتما در آینده نظریه ای بهتر از کوانتوم فعلی خواهد آمد و دوباره قطعیت را به علم بر خواهد گرداند.