חוק האפס של התרמודינמיקה
חוק האפס של התרמודינמיקה אומר שאם שני גופים באותה טמפרטורה, אין חום עובר ביניהם. טמפרטורה היא מדד לחום. לדוגמה: כוס תה חם תתקרר עד שתהיה בטמפרטורת החדר. גם אז עדיין יכולות לחמוק ממנה מולקולות מים באוויר. השם "חוק האפס" הוצע בשנות ה‑30 כי החוק נראה ברור לאחר שהוגדרו חוקי התרמודינמיקה האחרים. בתו...
החוק השני של התרמודינמיקה
החוק השני של התרמודינמיקה אומר שבמערכת סגורה אי־הסדר גדל עם הזמן. אי־הסדר נותן שם רשמי: אנטרופיה. אנטרופיה = כמה האנרגיה מפוזרת ולא זמינה לעבודה. זה אומר שאנרגיה שמשתחררת לרוב מתפזרת כחום ולא ניתנת להשבה בקלות. חום זורם תמיד מהחם לקר, ולא באופן ספונטני מהקר לחם. מדענים כמו סאדי קרנו והאחרים חשבו ...
החוק הראשון של התרמודינמיקה
החוק הראשון של התרמודינמיקה אומר שאנרגיה לא נעלמת. היא עוברת לצורת חום או לעבודה. השינוי באנרגיה הפנימית של מערכת הוא החום שנכנס פחות העבודה שהמערכת עשתה. אנרגיה פנימית זה הכל מהאנרגיה שבתוך החומר. כאשר המערכת מתרחבת, היא דוחפת החוצה. זה דורש עבודה. אם נפח המערכת גדל, העבודה שהמערכת מקבלת היא שליל...
פוטנציאלים תרמודינמיים
פוטנציאלים תרמודינמיים הם מספרים שמזכירים אנרגיה. הם עוזרים לדעת כמה עבודה אפשר להוציא ממערכת. דוגמאות נפוצות הן האנרגיה הפנימית, אנרגיה חופשית של למהולץ ואנרגיה חופשית של גיבס. מערכת מתוארת על ידי דברים כמו טמפרטורה (חום), לחץ (דחיפה לאחור), נפח (כמה מקום) ואנטרופיה (רמת אי־סדר). יש גם מספר החלקיק...
אנטרופיה
אֶנטרופיה היא דרך למדוד כמה "אי־סדר" יש במערכת. זו מילה בפיזיקה שנמצאת בשימוש רחב. מומחים גילו את הרעיון כשהם חקרו מכונות חום. קלאוזיוס נתן שם לאנטרופיה במאה ה־19. מאוחר יותר בולצמן ואחרים הקשרו את זה למספר הדרכים שמערכת יכולה להיות בסדרים שונים. במילים פשוטות, אם מערכת מקבלת חום, האנטרופיה שלה בד...
קירור
קירור אומר להוציא חום ממקום בלי לשחרר אותו שם. חום (אנרגיה חמה) זורם מטמפרטורה גבוהה לנמוכה. כדי להעביר חום בכיוון ההפוך צריך עבודה. עתיקים השתמשו בקרח ובשלג לשמור אוכל קר. הם אחסנו קרח במערות ובבורות עם בידוד. במאה ה-19 היו חברות שסיפקו קרח למקום תמיד. אנשים כמו פרדריק טיודור פיתחו שיטות לשנע...
אנרגיה פנימית
אנרגיה פנימית היא כל האנרגיה שנמצאת בתוך מערכת. מסמנים אותה בדרך כלל באות U. היא כוללת שני דברים חשובים: תנועת החלקיקים הקטנים, שזה חום (אנרגיה תרמית), והכוחות בין החלקיקים, כמו קשרים כימיים. היא לא כוללת את תנועת הגוף כולו או את האנרגיה של מיקום כללי שלו. לא תמיד אפשר לדעת את כל ערך האנרגיה הפנימי...
השאלה האחרונה
'''השאלה האחרונה''' הוא סיפור קצר של הסופר אייזק אסימוב משנת 1956. הסיפור מדבר על מחשב ענק שקוראים לו מולטיוואק. הסיפור מתרחש בשבע סצנות. בכל סצנה אנשים שונים שואלים את אותו שאלה: איך מונעים את "קץ היקום"? "קץ היקום" כאן הוא מצב שבו כל החום מתפזר והדברים מתקררים ולא יכולים לעבוד יותר. המחשב עונה בכ...
ולטר נרנסט
ולטר נרנסט (1864, 1941) היה כימאי גרמני חשוב. הוא זכה בפרס נובל בכימיה ב‑1920. נרנסט עזר לפתח כימיה פיזיקלית. זאת כימיה שמבינה איך חום ואנרגיה קשורים לתגובות. נרנסט נולד בפרוסיה. למד פיזיקה ומתמטיקה באוניברסיטאות. הוא הקים מוסד של כימיה בגטינגן. בשנת 1898 המציא נורת נרנסט. זו נורה עם חוט להט מקרמי...
תנועה נצחית
זוהי מכונה שאמורה לעבוד בלי להפסיק. "נצחית" פירושו לעד. זהו רעיון היפותטי. היפותטי אומר שזה לא דבר שמוכח שקיים. מכונה כזו רוצה לתת עבודה בלי לקבל אנרגיה מבחוץ. המדענים אומרים שזה לא יכול לקרות. יש חוקים של אנרגיה שמונעים זאת. אחד מהם אומר שאי אפשר ליצור אנרגיה חדשה. חוק אחר אומר שדברים נהיים מבולגני...
השד של מקסוול
מקסוול דמיין יצור קטן שמפתח דלת בין שני חלקים של מכל עם גז. היצור פותח את הדלת רק למולקולות מהירות מצד אחד. כך אחד הצדדים מתחמם והשני מתקרר. זה נראה כמו שבור את החוק שאומר שחום הולך מטמפרטורה גבוהה לנמוכה. המפתח הוא שהשדון צריך לבדוק את המולקולות. בדיקה זו יוצרת "בלאגן" נוסף. המילה אנטרופיה היא מ...
האפס המוחלט
האפס המוחלט הוא הטמפרטורה הכי נמוכה שאפשר לדמיין. זה 0 קלווין או −273.15 מעלות צלזיוס. קלווין זה מד של חום. המדען לורד קלווין אמר ב‑1848 שלא ניתן להגיע לאפס המוחלט. החוק השלישי של התרמודינמיקה (חוק חשוב בפיזיקה) גם אומר כך. אם נגיע קרוב לאפס המוחלט, החלקיקים יעמדו במצב הכי רגוע שלהם. אנטרופיה, מילה...
תרמודינמיקה
תֶּרְמוֹדִינָמִיקָה היא חקר החום, העבודה והטמפרטורה. טמפרטורה מדברת על כמה משהו חם או קר. חום הוא אנרגיה בתנועה. אנרגיה היא היכולת לעשות עבודה. אנטרופיה (מילה שקשה) פירושה כמה משהו מבולגן או כמה מידע חסר. התחום התחיל כי אנשים רצו לשפר מנועים, כמו מנועי הקיטור. המדען סאדי קרנו עבד על זה ב־1824. בביר...
חץ הזמן
חץ הזמן אומר שלמרות שחוקי הפיזיקה נראים דומים קדימה ואחורה, אנחנו חווים את הזמן בצד אחד. אנטרופיה, מידה לכמה משהו מבולגן, גדלה בדרך כלל עם הזמן. דוגמה: צלחת נשברת והדברים נעשים מבולגנים יותר. זהו הכיוון שבו הבלגן במערכת גדל. תנועה מסודרת הופכת לחום מפוזר, שזה מבולגן יותר. צנצנת עם צבע ומים מר...