معرفی و دانلود کتاب زمان و ترمودینامیک

معرفی کتاب زمان و ترمودینامیک

ترمودینامیک چیست؟ برای مفهوم پیچیده‌ی زمان چه تعریفی می‌توان ارائه داد؟ کایل کرکلند در کتاب زمان و ترمودینامیک به سراغ این دو مقوله در علم فیزیک و پیوند آن‌ها با یکدیگر رفته است و می‌کوشد به‌دور از هر گونه پیچیدگی این مفاهیم را توضیح دهد.

درباره‌ی کتاب زمان و ترمودینامیک

فیزیک گرما و دما و اثری که این مسئله بر زندگی و حیات انسان از خود باقی می‌گذارد، موضوعی است که کایل کرکلند در کتاب خود با عنوان زمان و ترمودینامیک (Time And Thermodynamics) به سراغ آن رفته و پیرامون آن به کاوش و پژوهش می‌پردازد. کتاب زمان و ترمودینامیک، تألیف کایل کرکلند را می‌توان به عنوان یک راهنمای جامع برای مفاهیم اساسی ترمودینامیک و رابطه‌ای که هریک از آن‌ها با زمان برقرار می‌کنند در نظر گرفت. این کتاب طیف گسترده‌ای از موضوعات، از جمله آنتروپی، تعادل ترمودینامیکی، و قوانین ترمودینامیک را پوشش می‌دهد.

ترمودینامیک شاخه‌ای از فیزیک است که به مطالعه‌ی انرژی و تبدیلات آن به ویژه در رابطه با گرما و کار می‌پردازد، رفتار سیستم‌ها را در پاسخ به تغییرات دما، فشار و حجم بررسی می‌کند و به دنبال درک اصول اساسی حاکم بر رفتار ماده و انرژی است. ترمودینامیک به‌طور گسترده در زمینه‌هایی مانند مهندسی، شیمی و علم مواد استفاده می‌شود و کاربردهای مهمی در حوزه‌هایی همچون تولید انرژی، علم آب و هوا و مهندسی محیط زیست دارد.

رابطه‌ی زمان و ترمودینامیک را می‌توان به بیانی ساده این‌چنین تعریف کرد: ترمودینامیک به مطالعه‌ی انرژی و تبدیلات آن می‌پردازد و از سوی دیگر انرژی و مشتقات آن ذاتاً با مفهوم زمان مرتبط هستند. زمان نقش مهمی در تعیین جهت جریان انرژی، سرعت انتقال انرژی و رفتار کلی سیستم‌های ترمودینامیکی دارد. بنابراین، درک رابطه‌ی میان زمان و ترمودینامیک برای دستیابی به درک جامعی از قوانین و اصول ترمودینامیک ضروری است. در کتاب پیش رو نیز کایل کرکلند به شرح و بسط این پیوند می‌پردازد.

نویسنده در سراسر کتاب، در توضیح مفاهیم پیچیده به شیوه‌ای واضح و مختصر به‌طرز چشمگیری موفق ظاهر می‌شود و مطالب کتاب ترمودینامیک و زمان را به شیوه‌ای قابل فهم برای خوانندگانی که سابقه‌ی مطالعاتی اندکی در این باره دارند، و حتی مخاطبانی که هیچگونه پیشینه‌ای در این باب ندارند، بیان می‌کند.

کتاب زمان و ترمودینامیک از پنج بخش کلی تشکیل شده است و هر بخش به خودی خود فصل‌های مستقلی را در بر می‌گیرد که البته در کلیت کتاب از پیوندی منسجم با یکدیگر برخوردارند. «گرما و محیط»، «گرما و دمای بدن»، «گرما و فناوری»، «ماشین حرارتی» و «زمان» عناوین پنج بخش این کتاب هستند.

یکی از نقاط قوت این کتاب استفاده از مثال‌های عینی در دنیای واقعی برای نشان دادن مفاهیم مورد بحث است. این رویه که کایل کرکلند در اثر پیش رو به‌خوبی آن را اتخاذ کرده است، به خوانندگان کمک می‌کند تا درک کنند که چگونه ترمودینامیک در موقعیت‌های روزمره‌ی زندگی اعمال می‌شود و همچنین مفاهیم مطرح‌شده در کتاب را از مطالبی انتزاعی به مباحثی عینی و تجربی تبدیل می‌کند.

کتاب زمان و ترمودینامیک یک منبع عالی برای افرادی است که به دنبال درکی عمیق‌تر از ترمودینامیک و رابطه‌ی آن با زمان هستند.

کتاب زمان و ترمودینامیک برای چه کسانی مناسب است؟

چه دانشجویی باشید که در حال تحصیل در رشته‌ی فیزیک است و چه یک مهندس که به دنبال استفاده از قوانین ترمودینامیک در انجام کارهای تخصصی خود، کتاب ترمودینامیک و زمان منبعی ضروری برای مطالعه به شمار می‌آید.

با کایل کرکلند بیشتر آشنا شویم

نویسنده‌ی کتاب زمان و ترمودینامیک دارای مدرک دکترای عصب‌شناسی از دانشگاه پنسیلوانیاست. کایل کرکلند (Kyle Kirkland) بیش از هر چیز به انجام امور تحقیقاتی و پژوهشی علاقه دارد و همواره درصدد آن است که مباحث پیچیدۀ علوم و ریاضیات را به زبانی ساده و همه‌فهم برای مخاطب عام شرح دهد. کرکلند نگارش مقالات متعددی را در حوزه‌ی علم و تاریخ علم، و همچنین اثراتی که این دو مقوله بر جامعه از خود باقی گذاشته‌اند، در کارنامه‌ی حرفه‌ای خود دارد. از دیگر آثار منتشرشده‌ی این پژوهشگر و نویسنده‌ی خبره می‌توان به عناوینی همچون «مبانی بیوشیمی»، «برق و مغناطیس» و «نور و نورشناسی» اشاره کرد.

در بخشی از کتاب زمان و ترمودینامیک می‌خوانیم

نور خورشید انرژی ضروری زمین را تأمین می‌کند و این سیاره را گرم نگه می‌دارد. این نمونه‌ی آشکاری از انتقال گرما از طریق تابش است. در خود کره‌ی زمین چند منبع گرمایی یافت می‌شود، امّا این‌ها کوچک‌اند، و از این‌رو بدون خورشید، سیاره‌ی ما تا دمایی سرد خواهد شد که تأمین شرایط ایجاد و تداوم حیات بر آن ناممکن می‌شود. امّا در اکثر مکان‌های کره‌ی زمین تغییرات میانگین دما در طول سال اتفاق می‌افتد، که این تغییرات فصل‌های سال را پدید می‌آورند. در ایالات متحده‌ی آمریکا، کانادا، اروپا و سایر جاهای نیمکره‌ی شمالی، آب و هوا عموماً در ماه‌های دی و بهمن سرد و در تیر و مرداد گرم است. امّا خروجی تابش خورشید طی سال خیلی تغییر نمی‌کند، و از این‌رو به اعتبار تغییرات تابش خورشید نمی‌توان علت بروز تغییرات فصلی را توضیح داد.

یکی از توضیحات ممکن برای گرمای تابستان این است که خورشید در تیر و مرداد به زمین نزدیک‌تر است تا در دی و بهمن. چون مدار زمین به دور خورشید بیضوی است و نه دایره‌ای، فاصله‌ی زمین تا خورشید در خلال یک گردش کامل زمین به دور خورشید (یک سال) تغییر می‌کند. امّا این اتفاق هم نمی‌تواند علت پیدایش فصل‌ها باشد، زیرا زمین در تیر و مرداد عملاً از خورشید دورتر است تا در دی و بهمن. علت دیگری که فاصله‌ی زمین تا خورشید نمی‌تواند پیدایش فصول را توضیح دهد این است که فصل‌ها در نیمکره‌ی جنوبی برعکس‌اند. استرالیا و سایر مکان‌های نیمکره‌ی جنوبی عموماً در دی و بهمن گرم و در تیر و مرداد سردند. اگر فاصله‌ی زمین تا خورشید عامل عمده باشد، فصل‌ها باید در تمام طول سال یکسان باشند.

فهرست مطالب کتاب

پیشگفتار
مقدمه
1: گرما و محیط
دما و گرما
دما و انرژی جنبشی مولکول‌ها
جریان (شارش) انرژی
سرد شدن و گرم شدن
فصل‌های سال
جزیره‌های گرمایی شهری
گرمایش زمین
2: گرما و دمای بدن
دمای بدن
آدمی گرما و سرما را چگونه حس می‌کند؟
رساناها و عایق‌های گرما
جانوران خونگرم و خونسرد
منطقه‌ی آرامش: نگهداری دمای مناسب
گرمانگاری
حد نهایت دماها و حیات
3: گرما و فناوری
بهره‌گیری از فناوری برای کنترل‌کردن دما
قانون اول ترمودینامیک
یخچال‌ها و دستگاه‌های تهویه‌ی مطبوع
قانون دوم ترمودینامیک
تلمبه‌های گرمایی برگشت‌پذیر
صفر مطلق
4: ماشین حرارتی
نیروی بخار
ماشین کارنو
موتور اتومبیل
موتور اتومبیل‌های مسابقه
موتورهای جت و توربین‌های گازی
موتورهای حرارتی آینده
5: زمان
ساعت‌ها
آونگ‌ها و حرکت تناوبی
زمان و قوانین فیزیک
آنتروپی و بی‌نظمی
تجدیدنظرشده‌ی قانون دوم ترمودینامیک
سفر در زمان
آغاز و انجام جهان هستی
نتیجه‌گیری
واحد‌های SI و تبدیل‌ها
فرهنگ اصطلاحات
نمایه