ناوه‌ڕۆك
پێشەکی
لە جیهانی دەوروبەرماندا، دیاردە سروشتییەکان بە شێوەیەکی سەرسوڕهێنەر پێکەوە بەستراون. ئاو دەکوڵێت و هەڵم دەبێت، ئاسن گەرم دەبێت و بەڕەقی دەمێنێتەوە، بەڵام مۆم دەتوێتەوە. بۆچی ماددەکان بەم شێوەیە هەڵسوکەوت دەکەن؟ چۆن دەتوانین ئەم دیاردانە بە شێوەیەکی زانستی لێکبدەینەوە؟
میکانیکی ستاتستیکاڵ (ئاماری) ئەو بوارەی فیزیایە کە وەڵامی ئەم پرسیارانە دەداتەوە. ئەم زانستە پەیوەندیدەری نێوان دوو جیهانی جیاوازە: جیهانی بچووکی ئەتۆمی (میکرۆسکۆپی) و جیهانی گەورە و بەرچاوی ڕۆژانەمان (ماکرۆسکۆپی). لەم ڕاپۆرتەدا دەمانەوێت بە زمانێکی سادە و زانستی، ناساندنێک بۆ ئەم بوارە گرنگە پێشکەش بکەین.
میکانیکی ستاتستیکاڵ چییە؟
میکانیکی ستاتستیکاڵ-ئاماری لقێکی زانستی فیزیایە کە لێکۆڵینەوە لە چۆنیەتی گۆڕینی جووڵە و کارلێکی ژمارەیەکی زۆر لە تەنۆلکە بچووکەکان (وەک ئەتۆم و مۆلیکیولەکان) بۆ خاسیەتە گشتییەکانی ماددە دەکات. ئەم زانستە پشت بە ئامار و ئەگەر دەبەستێت بۆ دۆزینەوەی پەیوەندی نێوان تەنۆلکە بچووکەکان و ئەو سیفەتانەی کە ئێمە بە ئاسانی دەتوانین بیانپێوین وەک گەرمی، پەستان، و چڕی.
بیری سەرەکی میکانیکی ستاتستیکاڵ ئەەیە کە گشت ماددەکان لە ژمارەیەکی زۆر لە تەنۆلکەی بچووک پێکهاتوون کە بەردەوام لە جووڵەدان. جووڵەی ئەم تەنۆلکانە هەڕەمەکییە، بەڵام کۆی ئاکامی ئەم جووڵانە دەبێتە هۆی دروستبوونی سیستەمێک کە دەکرێت بە یاساکانی فیزیا وەسفی بکرێت.
بۆچی میکانیکی ستاتستیکاڵ گرنگە؟
ئەم زانستە یارمەتیمان دەدات تێبگەین کە چۆن سیستەمە فیزیاییەکان لە ئاستی هەرە بچووکدا کاردەکەن و چۆن ئەم کارکردنە بەرەو خاسیەتی گشتی دەڕوات. میکانیکی ستاتستیکاڵ وەڵامی پرسیارگەلێکی گرنگی وەک ئەمانەمان بۆ دەدۆزێتەوە:
- بۆچی ئاو لە ١٠٠ پلەی سیلسیدا دەکوڵێت؟
- چۆن ئەتۆمەکانی گازێک لە بۆشاییدا بڵاودەبنەوە؟
- چۆن شتەکان گەرم و سارد دەبنەوە؟
- بۆچی هەندێک کردارە فیزیایی برەو ناکەن (ناگەڕێنەوە) و پرۆسەی سروشتی تەنها بە یەک ئاراستەدا دەڕوات؟
بنەماکانی میکانیکی ستاتستیکاڵ
میکانیکی ستاتستیکاڵ لەسەر سێ بنەمای سەرەکی بنیات نراوە:
١. ئێنترۆپی و هاوکێشەی بۆڵتزمان: ئێنترۆپی پێوەرێکە بۆ بێ ڕێکی و ناڕێکی لە سیستەمێکدا. لودڤیگ بۆڵتزمان هاوکێشەیەکی داهێنا کە پەیوەندی نێوان ئێنترۆپی و ژمارەی ڕووداوە میکرۆسکۆپییەکان ڕوون دەکاتەوە:
S = k ln W
لێرەدا S ئێنترۆپییە، k نەگۆڕی بۆڵتزمانە (١.٣٨ × ١٠^-٢٣ جووڵ/کێلڤن)، و W ژمارەی حاڵەتە میکرۆسکۆپییەکانە کە سیستەمەکە دەتوانێت تێیدا بێت.
٢. دابەشبوونی بۆڵتزمان: ئەم دابەشبوونە ئەگەری دۆزینەوەی سیستەمێک لە وزەیەکی دیاریکراودا دیاری دەکات:
P(E) ∝ e^(-E/kT)
کە P(E) ئەگەری دۆزینەوەی سیستەمێکە لە وزەی E دا، T پلەی گەرمییە، و k نەگۆڕی بۆڵتزمانە. ئەم هاوکێشەیە پێمان دەڵێت کە لە پلەی گەرمی بەرزدا، حاڵەتە بەرزەکانی وزە زۆرتر ڕوودەدەن، بەڵام بە گشتی حاڵەتەکانی کەم وزە زیاتر ڕوودەدەن.
٣. فەنکشنی پارتیشن: ئەم فەنکشنە وەک کلیلێکی سەرەکی بۆ دۆزینەوەی خاسیەتە تێرمۆداینەمیکییەکان بەکاردێت:
Z = Σ e^(-E_i/kT)
ئەم فەنکشنە کۆی هەموو ئەو حاڵەتانەی کە سیستەمێک دەتوانێت تێیدا بێت لەخۆ دەگرێت و دەتوانرێت بەهۆیەوە زۆربەی خاسیەتەکانی سیستەم بدۆزرێتەوە.
نموونەیەک لە بەکارهێنانی میکانیکی ستاتستیکاڵ
با نموونەیەکی سادە باس بکەین. شووشەیەک پڕ لە گاز لەبەرچاو بگرن. بە میکانیکی کلاسیکی، دەبێت هەموو جووڵە و هێزەکانی ملیاردەها ملیارد مۆلیکیول حساب بکەین بۆ ئەوەی بزانین پەستانی ناو شووشەکە چەندە، کە کارێکی نەکردەیە. بەڵام بە میکانیکی ستاتستیکاڵ، دەتوانین تەماشای ناوەندی جووڵەی هەموو ئەو تەنۆلکانە بکەین و هاوکێشەیەکی سادە بەکاربهێنین:
PV = nRT
لێرەدا P پەستانە، V قەبارەیە، n ژمارەی مۆڵەکانە، R نەگۆڕێکی گازە، و T پلەی گەرمییە. ئەم هاوکێشە سادەیە بەرهەمی میکانیکی ستاتستیکاڵە کە هەزاران ملیۆن تەنۆلکەی جووڵاو کورت دەکاتەوە بۆ چەند گۆڕاوێکی ئاسان.
کاریگەری میکانیکی ستاتستیکاڵ لەسەر زانستی هاوچەرخ
میکانیکی ستاتستیکاڵ کاریگەری قووڵی لەسەر زۆربەی بوارەکانی زانست هەبووە. لە تەکنەلۆژیای نیمچە گەیەنەر و میکانیکی کوانتەمەوە بگرە تا بایۆلۆژی مۆلیکیولی و زانستی کەش و هەوا، هەموویان سوود لە بنەماکانی ئەم زانستە وەردەگرن. بۆ نموونە، لە توێژینەوەی مادەی چڕ کە ئامێرە ئەلیکترۆنییەکانمان لێ دروست دەکرێت، میکانیکی ستاتستیکاڵ ڕۆڵێکی گرنگ دەگێڕێت.
هەروەها لە زانستی بایۆلۆژیدا، میکانیکی ستاتستیکاڵ یارمەتیمان دەدات لە تێگەیشتن لە چۆنیەتی پێچانەوەی پرۆتینەکان، کارلێکی دەرمانەکان، و زۆر پرۆسەی دیکەی ناو خانەی زیندوو.
کۆتایی
میکانیکی ستاتستیکاڵ بە ڕاستی پردێکە لە نێوان جیهانی بچووکی ئەتۆمی و جیهانی گەورەی ڕۆژانەماندا. ئەم زانستە ڕێگەمان پێدەدات بە شێوەیەکی زانستی و ماتماتیکی، دیاردە سروشتییەکانی دەوروبەرمان ڕاڤە بکەین. لە ڕێگای فەلسەفەی "ئاسانکردنەوەی ئاڵۆزی"ـەوە، میکانیکی ستاتستیکاڵ سیستەمە ئاڵۆزەکان بەرەو یاسا و هاوکێشەی سادە دەبات. بەم شێوەیە، هەموو ئەو دیاردە سروشتیانەی کە ڕۆژانە دەیانبینین، لەژێر چەتری چەمکێکی یەکگرتوودا کۆ دەکرێنەوە.
سەرچاوەکان
7 بینین
