טמפרטורת החדר

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

טמפרטורת החדר היא מונח לטמפרטורה הנוחה לסביבה אנושית, בדרך כלל טמפרטורה בין 15°C ל-25°C.

טמפרטורה במידה רבה קובעת את מצב המערכות הפיזיקליות שסביבנו (לדוגמה, מים יהיו במצב נוזלי בטמפרטורת החדר) ולכן יש במדעים רבים חשיבות גדולה לטמפרטורה בה התבצע ניסוי או חישוב מסוים. כאשר נאמר שהניסוי התבצע בטמפרטורת החדר אזי לרוב הכוונה לניסוי שהתבצע בטמפרטורה ב- 20°C עד 25°C שהן 293K עד 298K בהתאמה (אם כי נהוג לעגל את הערך ל-300 K).

הטמפרטורה מבטאת את רמת התנועה או האנרגיה שיש למערכת. כדי להבין מהי טמפרטורת החדר במונחים של אנרגיה, כלומר מהי אנרגיית החום של הסביבה, יש להכפיל את טמפרטורת החדר בקבוע בולצמן, התוצאה המתקבלת היא כ- 26meV. חשיבתה של טמפ' החדר הינה בעיקר בהשואתה לאנרגיה המתקבלת או הדרושה לתהליך נתון. להלן מספר דוגמאות:

  1. בהשוואה לאנרגיה שיש לאלקטרון הולכה אופייני (אנרגיית פרמי עבור מתכת היא כ-1.5eV) במתכת טמפרטורת החדר הינה ממש נמוכה. עד כדי כך שכדי לחשב בקירוב טוב את התנהגותו אפשר להניח כי המתכת בסביבה בה הטמפרטורה שואפת לאפס המוחלט והאלקטרונים בתוכה מתנהגים כגז אלקטרונים מנוון.
  2. לעומת זאת אנרגיה של אלקטרון הולכה במוליך למחצה (אנרגיית פרמי עבור מוליך למחצה היא כ-30meV) היא מסדר גודל של אנרגיית החום בחדר כך שנקבל מוליך למחצה שבמצב אינטרינזי אינו מוליך היטב אך אנו יכולים להשפיע עליו יחסית בקלות. תכונות אלו מהוות את הבסיס עליו נבנית המיקרואלקטרוניקה.
  3. העובדה שהקשרים ה'חלשים' בביולוגיה (קשרי ואן דר ואלס, קשרים יונים, וכו') גם הם מסדר גודל של אנרגיית החום משמעותה שאלו קשרים הפיכים ואפשר לבנותם ולפרקם במהירות. זוהי התכונה אשר מאפשרת את הדינמיות של החיים.

להלן טבלה ובה עוד מספר דוגמאות לסקלאת האנרגיה ביחס לאנרגיית החום של הסביבה.

הגודל הנמדד האנרגיה
האנרגיה הקינטית הממוצעת למולקולה באוויר בטמפ' החדר 0.026eV
האנרגיה של פוטון אחד של אור ירוק 2.2eV
אנרגיית היינון הראשונה של מימן 13.6eV

כמו כן ניתן לחשב ערך אופייני של מהירויות בעזרת חוק החלוקה השווה.