Lämpölaajeneminen = Aineen rakenneosien koon kasvu

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Kun tietyssä tilavuudessa olevan aineen lämpötila nousee yhden asteen, sen tilavuus kasvaa 1/273(..ja rapiat) osaa, paineen pysyessä samana.

Voitaisiinko ajatella että aineen rakennehiukkaset kasvavat kokoaan tuon 1/273 osaa, ja siksi aine vie enemmän tilaa. Lämpötila olisi näin hiukkasten koon kasvua?

Tämä selittäisi myös aikadilataation nopeuden kasvaessa. Nopeampi eli lämpölaajentuva aine kasvaa kokoa, ja näin vuorovaikutuksilta kuluu pidempi aika kulkea lämpimämmän kappaleen suurentuneen tilavuuden halki, ja näin vuorovaikutukset hidastuvat eli aika hidastuu.

Pituuskontraktiolle (kutistuminen liikesuunnassa) pitäisi näin ollen keksiä uusi nimi, eli nopeasti liikkuvan kappaleen kasvaminen. Koska tilavuus kasvaa, voidaan ajatella nopeuttaan kasvattavan hiukkasen koon kasvun tapahtuvan joka suuntaan, ei pelkästään liikkeen suuntaisesti.

Koska lämpölaajeneminen koskee vain materiahiukkasia, voimanvälittäjähiukkaset fotonit jne. eivät kasva kokoa, ja niillä on pidempi matka taivallettavanaan massahiukkasten välillä vuorovaikutuksia vieden. Lämpöhän on sähkömagneettisen vuorovaikutuksen aikaansaama ominaisuus, jota välittää fotoni, joten on aivan selvää ettei lämpötilan tilavuuden muutos koske sitä välittävää fotonia.

Koska aineen koko/tilavuus kasvaa nopeuden kasvaessa, mutta absorboituvien/emittoituvien fotonien määrä ei muutu, niillä on enemmän mahdollisia suuntia jättää kasvaneen atomin pinta. Näin kulma jossa ne kohtaavat havaitsijan kutistuu, koska muita mahdollisia suuntia on enemmän, näin nopeampi kohde näyttää pienenevän, vaikka se itse asiassa on kasvanut.

Tilavuuden/koon kasvu nopeuden kasvaessa on arkijärjen mukaisempi selitys aikadilataatiolle. Siinä nopeasti kulkeva hiukkanen, joka vieläpä pyörii akselinsa ympäri (hiukkasten, vaikkapa elektronin spin) ei kutistu vain liikkeen suunnassa, vaan koko hiukkasen koko kasvaa joka suunnassa.

Sivut

Kommentit (25)

Vierailija

Tuotahan esitin jo hyvän aikaa sitten vanhalla palstalla.

Esimerkissäni jossa avaruusalus liikkuu lähes valonnopeudella ja on yhden valosekunnin pituinen lähetetään valoa aluksen keulasta aluksen perälle.

Kun alus liikkuu meistä poispäin ja sen aikaa kuluu meidän vuodessa vain yksi sekunti, on alus liikkunut meistä poispäin lähes valovuoden päähän ja tuo valo on edelleen aluksen sisällä.

Tuo selittyisi siten, että alus on kasvanut kokoa lähes kahden valovuoden pituiseksi, jolloin valo olisi liikkunut valovuoden pituisen matkan meitä kohti ja aluksen perä olisi liikkunut lähes valovuoden verran kohti valoa, jolloin valo saavuttaisi aluksen perän yhdessä aluksen sekunnissa.

Tuo olisi yksinkertaista Savolaista matematiikkaa, mutta todennäköisesti alus olisi luhistunut mustaksi aukoksi jo hyvissä ajoin ennen lähes valonnopeutta.

;):)

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005

Kuulostaa sen verran tutulta, että taitaa olla aikaisemminkin tätä kysynyt täällä.

Spaceman

Voitaisiinko ajatella että aineen rakennehiukkaset kasvavat kokoaan tuon 1/273 osaa, ja siksi aine vie enemmän tilaa. Lämpötila olisi näin hiukkasten koon kasvua?



Mitä ihmettä tarkoitat hiukkasten koon kasvulla? Atomihan on enimmäkseen tyhjää, ja sen atomin koon ratkaisee sähkömagneettinen voima. Siis tuon voiman pitäisi jostain syystä muuttua, jotta koko muuttuisi.

Millä tavalla tuo lämpö nyt sitten voisi olla vain hiukkasten koon kasvua? Osaatko selittää sitten kaikki muut lämpöilmiöt samalla hiukkasen koon kasvulla? Miksi lämpösäteily muuttuu lämpötilan mukaan? Miksi tapahtuu faasimuunnoksia? Miksi ne noudattavat sidosenergioihin liittyviä energiamääriä? Miksi ne samat hiukkaset sitten kasvavat aivan eri tavalla kaasussa ja kiinteässä aineessa? Jne, jne.


Tämä selittäisi myös aikadilataation nopeuden kasvaessa. Nopeampi eli lämpölaajentuva aine kasvaa kokoa, ja näin vuorovaikutuksilta kuluu pidempi aika kulkea lämpimämmän kappaleen suurentuneen tilavuuden halki, ja näin vuorovaikutukset hidastuvat eli aika hidastuu.



Miksi ihmeessä oletat kappaleen lämmön nousevan kappaleen nopeuden noustessa? Huomaa myös, että sinun pitää samalla laittaa tuon ajatuksen mukaan uusiksi koko modernin fysiikan käsitys ajasta ja syyn ja seurauksen suhteesta. Ja pitää myös hukata ajatus siitä, että fysiikan lait olisivat samat kaikille havaitsijoille.


Pituuskontraktiolle (kutistuminen liikesuunnassa) pitäisi näin ollen keksiä uusi nimi, eli nopeasti liikkuvan kappaleen kasvaminen. Koska tilavuus kasvaa, voidaan ajatella nopeuttaan kasvattavan hiukkasen koon kasvun tapahtuvan joka suuntaan, ei pelkästään liikkeen suuntaisesti.



Se pituuskontraktio liittyy kausaliteettiin. Jos koko kasvaa, niin pitää laittaa uusiksi ne aiemmin mainitut seikat.


Koska lämpölaajeneminen koskee vain materiahiukkasia, voimanvälittäjähiukkaset fotonit jne. eivät kasva kokoa, ja niillä on pidempi matka taivallettavanaan massahiukkasten välillä vuorovaikutuksia vieden. Lämpöhän on sähkömagneettisen vuorovaikutuksen aikaansaama ominaisuus, jota välittää fotoni, joten on aivan selvää ettei lämpötilan tilavuuden muutos koske sitä välittävää fotonia.



Kuten alussa mainitsin, niin koon muuttuminen pitää liittyä juuri niihin voiman välittäjiin. Muuten tuossa ei ole mieltä.


Koska aineen koko/tilavuus kasvaa nopeuden kasvaessa, mutta absorboituvien/emittoituvien fotonien määrä ei muutu, niillä on enemmän mahdollisia suuntia jättää kasvaneen atomin pinta. Näin kulma jossa ne kohtaavat havaitsijan kutistuu, koska muita mahdollisia suuntia on enemmän, näin nopeampi kohde näyttää pienenevän, vaikka se itse asiassa on kasvanut.



Miksi sen pitää näyttää pienentyvän. Tuossahan kyseessä olisi vain optinen illuusio. Eihän suhteellisuusteorian mukaisessakaan fysiikassa kappale näytä kutistuvan välttämättä. Mitä tarkoitat sillä, että on enemmän suuntia?


Tilavuuden/koon kasvu nopeuden kasvaessa on arkijärjen mukaisempi selitys aikadilataatiolle. Siinä nopeasti kulkeva hiukkanen, joka vieläpä pyörii akselinsa ympäri (hiukkasten, vaikkapa elektronin spin) ei kutistu vain liikkeen suunnassa, vaan koko hiukkasen koko kasvaa joka suunnassa.

Minusta tuo kaikkea muuta kuin käy arkijärkeen, koska pitää muuttaa koko avaruuden kausaaliset ominaisuudet niin erikoisiksi. Samalla tulee roppakaupalla muita ongelmia.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vierailija

Ei atomissa ole yhtään tyhjää.

Esim. auringosta tulevat kuumasti tiheät tilapaketit eli fotonit pysähtyessään maapalloon hakeutuvat atomeihin ja vieläpä niin siististi, että raskaisiin aineisiin suhteellisesti enemmän ja kevyempiin vähemmän ja näin tuota ei voi huomata, koska myös mittalaitteet muodostuvat atomeista.

Maapallohan kellahtaa akselinsa ympäri juuri tuon takia, koska auringon puoleinen sivu on aina painavampi ja kun tuo tila eli energia vapautuu enemmän illalla kuin aamulla, niin silloin maapallo kellahtaa vastapäivään.

Eli planeetat saavat myös liike-energiansa auringosta tulevasta energiasta eli tilasta.

Ja kun Venus pyörähtellöö myötäpäivään, niin sehän on vain loogisen kauniin yksinketaisesti sitä, kun Venuksesta vapautuu enemmän tilaa eli energiaa Venuksen aamuyöstä.

;):)

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
JukriS
Ei atomissa ole yhtään tyhjää.

Aivan, ja Kuu on juustoa.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vierailija
bosoni
JukriS
Ei atomissa ole yhtään tyhjää.



Aivan, ja Kuu on juustoa.

Kuussa on ilmeisesti käyty, mutta onkos siellä atomeissa käyty tsekkaamassa onko siellä sitä tyhjöä vai ei?

Nyt on jo olemassa arvostetuissa tiedepiireissä epäilys, että kvarkkeja ei ole edes olemassa, vaan että hiukkaset kimpoavat vain kolmella eri tavalla kyseisestä jutskasta, joka muka koostuu kolmesta kvarkista.

;):)

Vierailija
bosoni
Kuulostaa sen verran tutulta, että taitaa olla aikaisemminkin tätä kysynyt täällä.
Spaceman

Voitaisiinko ajatella että aineen rakennehiukkaset kasvavat kokoaan tuon 1/273 osaa, ja siksi aine vie enemmän tilaa. Lämpötila olisi näin hiukkasten koon kasvua?



Mitä ihmettä tarkoitat hiukkasten koon kasvulla? Atomihan on enimmäkseen tyhjää, ja sen atomin koon ratkaisee sähkömagneettinen voima. Siis tuon voiman pitäisi jostain syystä muuttua, jotta koko muuttuisi.

Ei vaan atomi on täynnä fotoneja ja näitä virtuaalisia fotoneja pakkautuu enemmän atomiin nopeuden lisääntyessä eli koon kasvu on fotonien lisääntymistä atomissa. Tietenkin sähkömagneettinen voima pysyy samana tästä syystä.

bosoni
Millä tavalla tuo lämpö nyt sitten voisi olla vain hiukkasten koon kasvua? Osaatko selittää sitten kaikki muut lämpöilmiöt samalla hiukkasen koon kasvulla? Miksi lämpösäteily muuttuu lämpötilan mukaan? Miksi tapahtuu faasimuunnoksia? Miksi ne noudattavat sidosenergioihin liittyviä energiamääriä? Miksi ne samat hiukkaset sitten kasvavat aivan eri tavalla kaasussa ja kiinteässä aineessa? Jne, jne.

Lämpösäteily muuttuu lämpötilan mukaan kvantittumisen takia.
Kiinteässä aineessa atomit ovat järjestyneet eri tavalla, ja siksi esimerkiksi jää laajenee, vaikka vedessä atomit ovat kasvaneet kokoa.

bosoni
Miksi ihmeessä oletat kappaleen lämmön nousevan kappaleen nopeuden noustessa? Huomaa myös, että sinun pitää samalla laittaa tuon ajatuksen mukaan uusiksi koko modernin fysiikan käsitys ajasta ja syyn ja seurauksen suhteesta. Ja pitää myös hukata ajatus siitä, että fysiikan lait olisivat samat kaikille havaitsijoille.

Nopeuden kasvu on energiatilan=liike-energian eli lämmön kasvua.
Päin vastoin kuin kirjoitit, syyn ja seurauksen lait pitävät paikkansa ja ne ovat samat kaikille havaitsijoille. Ainoastaan hiukkasten/systeemien sisäinen aika hidastuu, koska vuorovaikutukset hidastuvat suuremman tilavuuden läpi kulkeman pidentyneen matkan takia.

bosoni
Minusta tuo kaikkea muuta kuin käy arkijärkeen, koska pitää muuttaa koko avaruuden kausaaliset ominaisuudet niin erikoisiksi. Samalla tulee roppakaupalla muita ongelmia.

Ei vaan kausaalisuus säilyy, mutta aikadilataation syy johtuu fyysisestä muutoksesta hiukkasten koossa, jotka johtuvat virtuaalisten fotonien pakkaantumisesta atomin ympärille, siihen "tyhjään tilaan", jota ei ole. Lämpöoppi ja ajan suhteellisuus niputetaan saman asian puoliksi.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
Spaceman

Ei vaan atomi on täynnä fotoneja ja näitä virtuaalisia fotoneja pakkautuu enemmän atomiin nopeuden lisääntyessä eli koon kasvu on fotonien lisääntymistä atomissa. Tietenkin sähkömagneettinen voima pysyy samana tästä syystä.



Ai, ne lisääntyy? Eikös se voima tulisi silloin suuremmaksi ja tapahtyisi kutistuminen? Edelleen ihmettelen, että mikä siis kasvaa? Jos alkeishiukkanen kasvaa, niin mihin se voisi vaikuttaa? Se on joka tapauksessa oleellisesti ulottuvuudeton.


Lämpösäteily muuttuu lämpötilan mukaan kvantittumisen takia.
Kiinteässä aineessa atomit ovat järjestyneet eri tavalla, ja siksi esimerkiksi jää laajenee, vaikka vedessä atomit ovat kasvaneet kokoa.



Eli jos lämpö on hiukkasten koon kasvua, niin miten se voi vaikuttaa siihen järjestymiseen? Mikä rikkoo kiinteän aineen sidokset, kun lämpötilaa nostetaan? Miten kvantittuminen liittyy tähän?


bosoni
Minusta tuo kaikkea muuta kuin käy arkijärkeen, koska pitää muuttaa koko avaruuden kausaaliset ominaisuudet niin erikoisiksi. Samalla tulee roppakaupalla muita ongelmia.

Ei vaan kausaalisuus säilyy, mutta aikadilataation syy johtuu fyysisestä muutoksesta hiukkasten koossa, jotka johtuvat virtuaalisten fotonien pakkaantumisesta atomin ympärille, siihen "tyhjään tilaan", jota ei ole. Lämpöoppi ja ajan suhteellisuus niputetaan saman asian puoliksi.
[/quote]

Jos kausaalisuus säilyy tuossa ja aikadilataatio pätee, niin sinun pitää olettaa aika erikoinen avaruus. Fysiikan lait eivät voi silloin olla samat kaikille. Kun kerran otit puheeksi sen pituuskontraktion, niin oletan että olet selvillä siitä, mistä se seuraa.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vierailija
bosoni

Jos kausaalisuus säilyy tuossa ja aikadilataatio pätee, niin sinun pitää olettaa aika erikoinen avaruus. Fysiikan lait eivät voi silloin olla samat kaikille. Kun kerran otit puheeksi sen pituuskontraktion, niin oletan että olet selvillä siitä, mistä se seuraa.

Minun päätelmäni avaruudessa, itse avaruus eli tila on suhteellinen, ja se kasvaa nopeuden lisääntyessä hiukkasen ympärillä, eli nopeuttaan kasvattavan hiukkasen tai hiukkasten vuorovaikutuskentän (sähkömagneettisen kentän) fyysinen koko kasvaa. Koska hiukkasta ympäröivät virtuaaliset fotonit kuuluvat hiukkaseen, nopeat hiukkaset vievät tilaa enemmän kuin hitaat, säännön 1 lämpöaste 1/273 osaa mukaan.

Aika sen sijaan on absoluuttinen, eli vuorovaikutusten välittäjät kulkevat samalla vauhdilla c, mutta kun hiukkasen tai systeemiin kuuluvien hiukkasten tilavuus kasvaa nopeuden lisääntyessä, valolta kuluu pidempi aika kulkea tilavuuden läpi. Näin vuorovaikutukset hidastuvat, ja tietenkin samalla kaiken muun vuorovaikutuksen mukana hidastuu koettu aika. Tämä ajan hidastuminen on näin näennäistä, ja valo kulkee edelleen samaa nopeutta c.

Hiukkanen tavallaan pyörittää avaruutta ympärillään, ja mitä nopeampaa hiukkanen kulkee, sitä suurempaa aluetta avaruutta se pyörittää. Eli hiukkanen tavallaan kasvaa kun se saa lisää avaruutta pyörimään. Tämä pyörivä avaruus on virtuaalisia fotoneita, jotka ovat hiukkasen liike-energiakenttää, eli kuuluvat hiukkaselle kunnes hiukkanen vuorovaikutuksessa luovuttaa energiaa toisille hiukkasille.

Vierailija
JukriS
Tuotahan esitin jo hyvän aikaa sitten vanhalla palstalla.

Esimerkissäni jossa avaruusalus liikkuu lähes valonnopeudella ja on yhden valosekunnin pituinen lähetetään valoa aluksen keulasta aluksen perälle.

Kun alus liikkuu meistä poispäin ja sen aikaa kuluu meidän vuodessa vain yksi sekunti, on alus liikkunut meistä poispäin lähes valovuoden päähän ja tuo valo on edelleen aluksen sisällä.

Tuo selittyisi siten, että alus on kasvanut kokoa lähes kahden valovuoden pituiseksi, jolloin valo olisi liikkunut valovuoden pituisen matkan meitä kohti ja aluksen perä olisi liikkunut lähes valovuoden verran kohti valoa, jolloin valo saavuttaisi aluksen perän yhdessä aluksen sekunnissa.

Tuo olisi yksinkertaista Savolaista matematiikkaa, mutta todennäköisesti alus olisi luhistunut mustaksi aukoksi jo hyvissä ajoin ennen lähes valonnopeutta.
;):)

Tästä oli kirjoittelua jo muutama vuosi sitten, mutta ajatuksesi liikkuu samoilla vesillä. Tämä nopeuden tilavuutta kasvattava vaikutus toimii kaikissa nopeuksissa, jolloin levossa oleva hiukkanen on pienin, ja kineettisen energian mukana sen koko kasvaa 1/273 osaa jokaista lämpöastetta kohden.

Jokaisen liikkuvan hiukkasen/systeemin sisäinen aika ja vuorovaikutukset hidastuvat, ja tämä selittää esimerkiksi myonien sukelluksen syvälle ilmakehään.

Valonnopeutta hiukkanen/systeemi ei voi saavuttaa, koska valonnopeudessa massahiukkanen olisi laajentunut koko universumin kokoiseksi, eli imaissut kaiken energian itseensä. Nopeutta voidaan lisätä rajatta, mutta valonnopeutta ei saavuteta koska koko maailma olisi silloin hiukkasen/systeemin/avaruusaluksen liike-energiakenttää.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005
Spaceman

Minun päätelmäni avaruudessa, itse avaruus eli tila on suhteellinen, ja se kasvaa nopeuden lisääntyessä hiukkasen ympärillä, eli nopeuttaan kasvattavan hiukkasen tai hiukkasten vuorovaikutuskentän (sähkömagneettisen kentän) fyysinen koko kasvaa. Koska hiukkasta ympäröivät virtuaaliset fotonit kuuluvat hiukkaseen, nopeat hiukkaset vievät tilaa enemmän kuin hitaat, säännön 1 lämpöaste 1/273 osaa mukaan.

Tuohon hämärään semanttiseen höpinään hiukkasen ympärillä pyörivästä avaruudesta ja lisääntyvistä virtuaalifotoneista en ota kantaa. Tässä varmaan riittää todeta, että tuo 1/273 lämpöastetta kohti- sääntö ei yksinkertaisesti toimi. Esimerkiksi natriumin pituuden lämpölaajenemiskerroin on n. 7*10^-5/K ja vaikkapa piillä se on 0,25*10^-5/K.

Toisaalta kaasuillakin tuo laki pätisi vain nollan asteen kieppeillä. Ei tuosta taida teoriaksi olla.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vierailija
bosoni
Spaceman

Minun päätelmäni avaruudessa, itse avaruus eli tila on suhteellinen, ja se kasvaa nopeuden lisääntyessä hiukkasen ympärillä, eli nopeuttaan kasvattavan hiukkasen tai hiukkasten vuorovaikutuskentän (sähkömagneettisen kentän) fyysinen koko kasvaa. Koska hiukkasta ympäröivät virtuaaliset fotonit kuuluvat hiukkaseen, nopeat hiukkaset vievät tilaa enemmän kuin hitaat, säännön 1 lämpöaste 1/273 osaa mukaan.




Tuohon hämärään semanttiseen höpinään hiukkasen ympärillä pyörivästä avaruudesta ja lisääntyvistä virtuaalifotoneista en ota kantaa. Tässä varmaan riittää todeta, että tuo 1/273 lämpöastetta kohti- sääntö ei yksinkertaisesti toimi. Esimerkiksi natriumin pituuden lämpölaajenemiskerroin on n. 7*10^-5/K ja vaikkapa piillä se on 0,25*10^-5/K.

Toisaalta kaasuillakin tuo laki pätisi vain nollan asteen kieppeillä. Ei tuosta taida teoriaksi olla.

Joo, lämpölaajenemiskerroin riippu täysin alkuaineesta ja sen olomuodosta. Lisäksi se vaihtelee myös alkuaineseosten välillä. Esimerkiksi eri teräksillä on huomattavan erilaisia lämpölaajenemiskertoimia. Joten koko alkuoletus on virheellinen. Ja siis johtopäätökset killivät tukevasti ilmassa.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä23104
Liittynyt16.3.2005
Spaceman
Kun tietyssä tilavuudessa olevan aineen lämpötila nousee yhden asteen, sen tilavuus kasvaa 1/273(..ja rapiat) osaa, paineen pysyessä samana.



Nyt olet ottanut turhan rajuja yleistyksiä. Tuo pätee ideaalikaasulle (jota ei oikeasti ole olemassakaan) 273 K:n lämpötilassa. Ajattele nyt hieman järjelläsi. Jos vaikka teräs laajenisi 1/273 osan tilavuudestaan 273 K:n lämmössä jokaista astetta kohti, mitä tapahtuisi hellan levylle, kun se kuumenee 20 C:n lämmöstä 400 C:n lämpöön? Vastaako tuo teoriasi käytännön kokemuksiasi arkipäivän ilmiöistä? Kun kerran mallisi kaatuu jo maamiesfysiikan selittämisessä, on täydellisen turhaa alkaa ajatella relativistisia tai jotain muita eksoottisempia olosuhteita.


Voitaisiinko ajatella että aineen rakennehiukkaset kasvavat kokoaan tuon 1/273 osaa, ja siksi aine vie enemmän tilaa. Lämpötila olisi näin hiukkasten koon kasvua?

Totta kai voidaan ajatella. Mielikuvitus voi ajatella paljon ihmeellisempiäkin ajatuksia. Kaikilla ajatuksilla ei kylläkään ole mitään tekemistä todellisen maailman kanssa. Tämä on yksi niistä.

Vierailija
Neutroni
Spaceman
Kun tietyssä tilavuudessa olevan aineen lämpötila nousee yhden asteen, sen tilavuus kasvaa 1/273(..ja rapiat) osaa, paineen pysyessä samana.



Nyt olet ottanut turhan rajuja yleistyksiä. Tuo pätee ideaalikaasulle (jota ei oikeasti ole olemassakaan) 273 K:n lämpötilassa. Ajattele nyt hieman järjelläsi. Jos vaikka teräs laajenisi 1/273 osan tilavuudestaan 273 K:n lämmössä jokaista astetta kohti, mitä tapahtuisi hellan levylle, kun se kuumenee 20 C:n lämmöstä 400 C:n lämpöön? Vastaako tuo teoriasi käytännön kokemuksiasi arkipäivän ilmiöistä? Kun kerran mallisi kaatuu jo maamiesfysiikan selittämisessä, on täydellisen turhaa alkaa ajatella relativistisia tai jotain muita eksoottisempia olosuhteita.


Voitaisiinko ajatella että aineen rakennehiukkaset kasvavat kokoaan tuon 1/273 osaa, ja siksi aine vie enemmän tilaa. Lämpötila olisi näin hiukkasten koon kasvua?



Totta kai voidaan ajatella. Mielikuvitus voi ajatella paljon ihmeellisempiäkin ajatuksia. Kaikilla ajatuksilla ei kylläkään ole mitään tekemistä todellisen maailman kanssa. Tämä on yksi niistä.

Moolitilavuushan kertoo että jotakin tuollaista kasvua todellakin tapahtuu, jos ei nyt aivan 1/273 osalla niin kuitenkin määrätyllä määrällä. Molekyylit ja muut yhdisteet käyttäytyvät tietenkin hieman toisella tavalla, koska niissä atomien välillä vaikuttaa monia vuorovaikutuksia. Kaasuilla lähestytäänkin ideaalikaasun käyttäytymistä.

Vierailija

Englantilas-Irlantilainen fyysikko Robert Boyle (1627 - 1691) piti lämpöä hiukkasten liikkeestä johtuvana. Hän tutki assistenttinsa Robert Hooken (1635 - 1703) kanssa miten kaasun tilavuus ja paine riippui toisistaan. He totesivat, että kaasun paineen ja tilavuuden tulo pysyy vakiona. Tämä on Boylen lain nimellä tunnettu laki, joka käsittelee kaasujen isotermistä muutosta (eli lämpötila pysyy vakiona tarkkailussa). Sen mukaan paineen ja tilavuuden tulo pysyy vakiona. Se voidaan esittää yhtälönä (p = paine, V = tilavuus):
pV = vakio tai p1V1 = p2V2
Esim. 10 litran astiassa on 200 bar painetta. 5 litran astiaan pakattuna sen paine on 400 bar.

Kymmenen vuotta myohemmin Boylea ranskalainen E. Mariotte (1620-1684) keksi Boylen laista tietämättä saman lain, jota ranskalaiset alkoivat kutsumaan Mariotten laiksi. Lakia on kutsuttu myös Boyle-Mariotten laiksi.

Guillaume Amondton (1663 - 1705) havaitsi, että tilavuuden ja lämpötilan suhde on vakio lämpötilan muuttuessa (paine on vakio). Hän ei julkaissut tulosta. Sata vuotta myöhemmin ranskalainen fyysikko Jacques Charles (1746 - 1823) keksi lain uudelleen. Sen mukaan vakiopaineessa kaasun tilavuus kasvaa tasaisesti lämpötilan kasvaessa (1787). Charleskaan ei julkaissut tulosta, mutta se jäi hänen nimiinsä (Charlesin laki). Vasta ranskalainen kemisti ja fysiikan professori Louis Joseph Gay-Lussac (1778 - 1850) julkaisi havainnon ja lain nimi on siis myös Gay-Lussacin laki. Kaavana se voidaan esittää:
V/T = vakio tai V1/T1 = V2/T2

Esim. Sylinterissä, jonka tilavuutta voidaan säätää männällä, on aluksi kaasun tilavuus 1 l. Sitä kuumennetaan isobaarisesti niin, että tilavuus tulee kaksinkertaiseksi. Mikä on uusi lämpötila, kun alkulämpötila on 27°C? (Mäntään kohdistuva vakiovoima pitää paineen vakiona.)
On huomattava, että nyt on käytettävä absoluuttista lämpötilaa eli kelvin asteikkoa.
T1 = 273K + t 1K/°C = 273 K + 27 K = 300 K. T2 = V2T1/V1 = 2 * 300 K = 600 K.
t2 = T2°C/K - 273°C = 600 °C - 273 °C = 327 °C

Ylläoleva kertoo Spacemanin tilavuuden kasvun pitävän paikkansa kaasujen kohdalla. Kiinteät aineet taas ovat sidoksissa toisiinsa ja niiden väliset voimat vääristävät tätä lämpötilan ja tilavuuden esiintuloa.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat