PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : آموزش فصل دما و گرما فیزیک دوم دبیرستان



ms_f90
1391,05,22, ساعت : 07:56 بعد از ظهر
تا اتمام تایپیک پست اضافه نباشه .... ممنون :-118-:

ضمنا یه نکته ای رو باید یاد اور بشم که این تایپیک به اموزش هر دو مبحث گرما در سال اول و دوم دبیرستان میپردازه ..... کسایی که میخوان فقط مباحث سال دوم رو مطالعه کنن از پست 10 به بعد تایپیک رو دنبال کنن ....:-2-38-:

********************************************


دما

تعريف: دما معياري است كه ميزان گرمي يا سردي يك جسم را مشخص مي كند. دما را با نمادhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6/image003.gif نشان مي دهند و يكاي اندازه گيري آن درجه سلسيوس با علامتhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6/image005.gif است.

دماسنجي


دانش اندازه گيري دما را دماسنجي مي نامند. اين عمل با وسيله اي به نام دماسنج انجام مي گيرد.

اساس دماسنجي

تغيير دماي اجسام و مواد مختلف مي تواند باعث تغيير طول، حجم، رنگ و يا ساير ويژگي هاي فيريكي آن شود. تغييرات اين كميتها مي تواند معياري براي اندازه گيري دما باشد. مثلاً اكثر مايعات بر اثر افزايش دما منبسط مي شوند و از اين خاصيت در ساختن دماسنج هاي جيوه اي يا الكلي استفاده مي شود.


ساختمان يك دماسنج جيوه اي يا الكلي ساده :

اين دماسنج ها مطابق شكل زير از يك لوله شيشه اي باريك سربسته( خالي از هوا) متصل به يك مخزن تشكيل شده اند. مخزن پر از جيوه( يا الكل) است. با بالا رفتن دماي مايع درون مخزن، حجم آن بيشتر مي شود( انبساط مي يابد) و مايع در لوله باريك بالا مي رود و سطح بالايي آن در ارتفاع بالاتري قرار مي گيرد. از ارتفاع مايع در لوله باريك مي توان براي اندازه گيري دما استفاده كرد، زيرا هرچه دما بالاتر باشد، ارتفاع مايع بيشتر و هر چه دما كمتر باشد، ارتفاع مايع كمتر است.



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6/1201.gif



روش مدرج كردن يك دماسنج جيوه اي( يا الكلي)




براي مدرج كردن دماسنج به دو دماي ثابت و قابل دسترس مثلاً دماهاي جوش و انجماد آب نياز داريم. اين نقاط را نقطه هاي ثابت دماسنجي مي نامند. دماي كم را نقطه پايين و دماي زياد را نقطه بالاي دماسنجي مي گويند. رايج ترين نحوه انتخاب اندازه دماي مربوط به هر ارتفاع از ستون مايع در دماسنج و تعيين نقاط ثابت دماسنجي، روش درجه بندي( يا مقياس) سلسيوس است. در درجه بندي سلسيوس نقطه پايين برابر دماي يخ در حال ذوب است كه آنرا برابر صفر و نقطه بالاي دماي بخار آب جوش مي باشد كه آنرا برابر صد در نظر مي گيرند. سپس بين تين دو نقطه را به صد درجه مساوي تقسيم مي كنند و هر قسمت را «يك درجه سلسيوس» مي نامند. درجه سلسيوس با نماد http://www.knowclub.com/physics-book/6/6/image055.gif نشان داده مي شود.
http://www.knowclub.com/physics-book/6/6/1201b.gif




Eتذكر:1- هنگام مشخص كردن نقطه پايين دماسنج، مخزن دماسنج بايد كاملاً درون مخلوط يخ و آب قرار گيرد و نيز موقع مشخص كردن نقطه بالا، مخزن دماسنج بايد در تماس كامل بخار آب باشد.


2- لوله دماسنج بايد خالي از هوا باشد، زيرا در صورت وجود هوا در لوله، جيوه داخل آن نمي تواند به راحتي بالا رود و در نهايت انبساط جيوه و هوا موجب شكستن لوله دماسنج خواهد شد.


3- دماهاي كمتر از صفر درجه سلسيوس را با علامت منفي نشان مي دهند.

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 08:00 بعد از ظهر
نحوه استفاده از دماسنج :

براي اندازه گيري دما توسط دماسنج آن را در تماس با جسمي كه مي خواهيم دماي آنرا اندازه بگيريم، قرار مي دهيم به گونه اي كه مخزن دماسنج در تماس كامل با جسم مورد نظر باشد. مدتي( حدود دو الي سه دقيقه) صبر مي كنيم تا ارتفاع مايع در لوله باريك دماسنج ديگر تغيير نكند. آنگاه عددي را كه در مقابل سطح مايع در لوله ثبت شده است مي خوانيم. اين عدد دماي آن جسم را نشان مي دهد.


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6/pic2-2.gif


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6/1201c.gif


سوال : گستره ي قابليت استفاده از هر يک از دماسنج هاي الکلي و جيو ه اي را تعيين کنيد .




http://www.knowclub.com/physics-book/6/6/1201d.gif



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6/1201e.gif




جواب : گسترده قابليت استفاده دماسنج الكلي( 115-) تا (79) و دماسنج جيوه اي( 39-) تا 357 درجه مي باشد كه به ترتيب منطبق با انجماد و جوش در هر يك از دماسنج هاي فوق مي باشد.


سوال : آيا مي شود با يك دماسنج الكلي دماي جوش آب را اندازه گيري كرد ؟ توضيح دهيد.

جواب: خير. زيرا دماي جوش آب كه تقريباً 100 درجه است،بالاتر از دماي جوش الكل(79 درجه) مي باشد.

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 08:06 بعد از ظهر
سوال : در دماهايي كه در گسترده كار دماسنج هاي جيوه اي و الكلي نيستند، دما را چگونه و با چه ابزاري مي توان اندازه گرفت؟



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6/1201f.jpg
جواب: دماهاي متوسط با وسيله اي بنام ترموكوپل و دماهاي زياد با نورسنج اندازه گيري مي شوند.

http://www.knowclub.com/physics-book/6/6/image007.gif

ترموكوپل از دو نوار فلزي با جنسهاي متفاوت تشكيل شده است كه مطابق شكل مقابل در اثر ايجاد اختلاف دما بين دو گره آن جريان الكتريكي توليد مي شود. شدت جريان را معياري براي اندازه گيري دماي محيط گرم قرار مي دهند. نورسنج نيز وسيله اي است كه در آن شدت نور كه متناسب با دماي منبع تابش آن است، به علائم الكتريكي درجه بندي شده تبديل مي گردد.



سوال : شکل زير يک دماسنج پزشکي را نشان مي دهد . با توجه به شکل تفاوت هايي را که اين دماسنج با دماسنج جيوه ا ي معمولي دارد بيان کنيد


. http://www.knowclub.com/physics-book/6/6/1201h.gif


جواب: دماسنج پزشكي حداكثر تا 43 را مي تواند اندازه بگيرد زيرا دماي بدن انسان امكان ندارد از اين مقدار بيشتر شود و نيز لوله باريك دماسنج پزشكي در نزديك مخزن خود داراي انحنايي است كه از برگشت سريع جيوه به داخل مخزن جلوگيري مي كند تا اندازه گيري دما دقيق تر باشد.



سوال : آزمايشي را طراحي كنيد كه در آن دو يا چند جسم غير هم دما در تماس با يكديگر قرار گيرند. دماي تعادل آنها را در وضعيت تعادل گرمايي اندازه بگيريد. روش كار خود را در هر مورد شرح دهيد. همچنين با انجام يك آزمايش تحقيق كنيد كه وقتي دو جسم هم دما در تماس كامل با يكديگر قرار مي گيرند تغيير در دماي آنها روي نمي دهد.


جواب : دو تكه كوچك فلزي را همراه با يك دماسنج در داخل يخچال قرار مي دهيمتا دماي آنها در حدود http://www.knowclub.com/physics-book/6/6/image055.gif 5 شود. سپس تكه هاي فلزي را وارد ظرف آبي با دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6/image055.gif 30 مي كنيم و آب را به آرامي بهم مي زنيم بعد از اندكي كه تعادل گرمايي ايجاد شد اگر دماي تكه هاي فلزي و آب را اندازه بگيريم مي بينيم هر دو مثلاً http://www.knowclub.com/physics-book/6/6/image055.gif 25 هستند. سپس تكه هاي فلزي را بهم تماس مي دهيم و كمي صبر مي كنيم و مجدداً دماي آنها را اندازه مي گيريم. ملاحظه مي كنيم تغييري در دماي آنها ايجاد نشده است. زيرا قبلاً در داخل آب همدما شده اند.

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 08:08 بعد از ظهر
گرما :



تعريف: گرما مقدار انرژي است كه به دليل اختلاف دما، بين يك جسم و جسم ديگري كه با آن در تماس است، مبادله مي شود.


مثلاً اگر جسم داغي را در داخل يك ظرف آب بياندازيم دماي آب بالا مي رود ولي دماي جسم كاهش مي يابد. در اينجا انرژي دروني آب افزايش يافته ولي انرژي دروني جسم كاهش پيدا كرده است. يعني مقداري از انرژي جسم به آب منتقل شده است.


سوال : در سوال قبل اگر به جاي يك جسم با دماي بالا، جسمي با دماي پايين تر از دماي آب را به درون آن بياندازيم، آيا تغييري در انرژي دروني آب و انرژي دروني جسم صورت مي گيرد؟ انرژي از كدام يك به ديگري منتقل مي شود؟


جواب: با انداختن جسم سردتر از آب به درون آن،دماي جسم بالا مي رود و دماي آب كاهش پيدا مي كند. در اينجا انرژي آز آب به جسم منتقل مي شود و به همان اندازه كه از انرژي دروني آب كاسته مي شود به انرژي دروني جسم اضافه مي گردد.



E تذكر: 1- در تماس دو جسم و انتقال گرمابين آنها، تغيير انرژي جسم ها يكي است. يعني همانقدر كه جسم اول انرژي مي دهد، جسم دوم به همان اندازه انرژي به دست مي آورد. اما در اين مورد تغيير دماي جسم ها لزوماً يكي نيست يعني مثلاً اگر دماي جسم گرم در حين تماس http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-1/image055.gif 50 كاهش يابد دماي جسم سرد ممكن استhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-1/image055.gif 10 افزايش پيدا بكند.


2- در انتقال گرما بين دو جسم اختلاف دما بين آن دو مهم است نه اختلاف بين انرژي هاي دروني آنها. يعني گرما مي تواند از جسمي كه دماي بيشتر اما انرژي دروني كمتري دارد به جسمي كه دماي كمتر ولي انرژي دروني بيشتري دارد منتقل شود. مثلاً اگر يك ميله داغ را وارد آب يك استخر بكنيم با آنكه انرژي دروني آب استخر به دليل جرم زياد آن خيلي بيشتر از انرژي دروني ميله است، اما گرما از ميله به آب استخر منتقل مي شود.

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 09:50 بعد از ظهر
رسانش گرما :




تعريف: اگر بين دو نقطه از يك جسم، اختلاف دمايي به وجود آيد، گرماي درون جسم از بخش با دماي بالاتر به بخش با دماي پايين تر شارش مي كند. اين نوع شارش يا انتقال گرما را رسانش مي گوييم.
مثلاً اگر يك سر ميله اي فلزي را بر روي شعله بگيريم، بزودي انرژي گرمايي از طريق مولكولهاي ميله به انتهاي ديگر آن نيز منتقل مي شود و آنرا گرم مي كند. رسانش گرما معمولاً در جامدات و به خصوص فلزات صورت مي گيرد.



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-1/1201i.gif




تعادل گرمايي



تعريف: دو جسم را هنگامي با يكديگر در تعادل گرمايي ني گويند كه در حال تماس كامل دماي آنها تغييري نكند.

مثلاً هنگامي كه جسم داغ را در داخل يك ظرف آب مي اندازيم بعد از مدتي انتقال گرما از جسم به آب قطع مي شود و ديگر دماي جسم و آب تغيير نمي كند. در اين حالت جسم و آب در حال تعادل گرمايي قرار دارند.



دماي تعادل


تعريف: دمايي كه دو جسم در حال تعادل گرمايي پيدا مي كنند، دماي تعادل آنها ناميده مي شود.

مثلاً در مثال جسم داغ و ظرف آب فرض كنيم، دماي جسم قبل از قرار گرفتن در آب http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-1/image055.gif 150 و دماي آب http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-1/image055.gif 20 باشد. اگر بعد از مدتي كه به تعادل گرمايي رسيدند دماي هر دو http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-1/image055.gif 28 بشود، اين دما را دماي تعادل مي نامند.


رسانا يا عايق گرما



رسانش گرما توسط جامدات مختلف يكسان نيست. جامداتي كه رسانش گرما را به خوبي انجام مي دهند، رساناي گرما ناميده مي شوند. فلزات رساناي خوب گرما هستند. جامدات يا موادي را كه رسانش گرما را بخوبي انجام نمي دهند، عايق گرما مي نامند. موادي مثل شيشه، چوب، پلاستيك عايق هاي خوب گرما هستند. و مايعات و گازها ( مثل آب و هوا) نيز عايق گرما به حساب مي آيند.

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 09:53 بعد از ظهر
چند مورد استفاده از رساناهاي خوب گرما :




1- شعله پخش كن: وسيله اي است فلزي كه روي شعله ي چراغ گاز قرار مي دهند تا گرماي حاصل را در ناحيه ي وسيع تري پخش كنند و از سوختن غذا در يك نقطه بلافاصله بالاي شعله جلوگيري شود.





http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-1/1203a.jpg


2- قابلمه ها معمولاً از جنس آلومينيوم، مس يا آهن يا تركيبي از اين مواد ساخته مي شوند. زيرا اين مواد گرما را به آساني از شعله به مواد غذايي درون خود مي رسانند. از عايق هاي پلاستيك سخت يا چوبي نيز به عنوان دستگيره اين ظروف استفاده مي شود.




E تذكر: همانطور كه در فصل انرژي بيان شد، براي صرفه جويي در مصرف سوخت و انرژي در زمستان، مناسب است در ساختمان خانه ها از عايق هاي مناسب گرمايي استفاده شود. در جدول(2-2) كتاب درسي تعدادي از اين عايق ها و آهنگ عبور گرما از آنها را ملاحظه مي كنيد.



جدول ٢-٢
آهنگ عبور گرما از واحد سطح به ازاي واحد اختلاف دما بر حسب http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-1/pic3-2.gif


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-1/pic4-2.gif






محاسبه آهنگ اتلاف انرژي از يك ديوار يا پنجره

براي محاسبه انرژي تلف شده از طريق يك ديوار بخصوص در يك بازه زماني معين، ابتدا مقدار كميت فوق را براي مصالحي كه ديوار از آن ساخته شده است از جدول مربوطه به دست مي آوريم. سپس آن را در مساحت ديوار و در بازه زماني مورد نظر و در اختلاف دماي بين هواي دو طرف ديوار ضرب مي كنيم.



هوا از نظر خاصيت رسانايي گرما :

همانطور كه گفته شد، گازها و از جمله هوا رساناي بسيار ضعيف گرما بوده و بنابراين عايقهاي مناسبي براي آن مي باشند. مثلاً علت گرم نگهداشتن لباس هاي ضخيم در زمستان آن است كه اين لباس ها لايه هايي از هوا را بين تارها و منفذهاي خود نگه مي دارند و با عايقبندي بدن، مانع از انتشار گرماي بدن به محيط سرد مي شوند. پرندگان نيز به اين ترتيب، در زمستان با محبوس كردن هوا بين پرهايشان خود را گرم نگه مي دارند.


سوال : در آبگرمكن ها چگونه از اتلاف گرماي آب داغ موجود در مخزن جلوگيري مي كنند؟


جواب: مخزن آب را دو جداره مي سازند. در اين صورت لايه هوايي كه مابين مخزن قرار مي گيرد به صورت عايق عمل كرده و از اتلاف گرماي مخزن به مقدار زياد جلوگيري مي كند.

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 09:57 بعد از ظهر
عوامل موثر بر گرماي لازم براي تغيير دماي يك جسم :

آزمايش نشان مي دهد مقدار گرمايي كه بايد به m كيلوگرم از يك جسم (مثل آب) بايد بدهيم تا به اندازه http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image021.gif درجه سلسيوس گرم شود:

1- متناسب است با جرم جسم(m) يعني:

http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image024.gif

2- متناسب است با مقدار افزايش دما (http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image013.gif ) يعني:

مقدار ثابت http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image025.gif

به عبارت ديگر اگر جرم جسم يا مقدار افزايش دما را دو برابر كنيم، مقدار گرماي لازم نيز دو برابر خواهد شد. نتيجه مي شود:

Eتذكر: در رياضي براي تبديل تناسب به تساوي، يك مقدار ثابت نيز به كار مي رود يعني:
c مقدار ثابت است.


مقدار ثابتhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image025.gif
مقدار ثابتhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image027.gif
اين مقدار ثابت را گرماي ويژه جسم مي نامند.


گرماي ويژه

تعريف: گرماي ويژه يك جسم مقدار گرمايي است كه بايد به يك كيلوگرم از آن جسم داده شود تا دماي آن يك درجه سلسيوس افزايش يابد. گرماي ويژه را با نماد C نشان مي دهند و يكاي آن ژول بر كيلوگرم درجه سلسيوس http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image054.gif است.



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/pic18-2.gif

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 10:00 بعد از ظهر
محاسبه گرماي لازم براي تغيير دماي يك جسم :

از عامل هاي مؤثر در تغيير دماي يك جسم و نيز تعريف گرماي ويژه نتيجه مي شود:



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image039.gif


در اين رابطه Q ( انرژي گرمايي) بر حسب ژول، m ( جرم جسم) بر حسب كيلوگرم، C (گرماي ويژه) بر حسب ژول به كيلوگرم درجه سلسيوس و http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image021.gif ( تغيير دما) بر حسب درجه سلسيوس است. و نيز http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image057.gif دماي بالاتر و q1 دماي پايين تر جسم مي باشد.




Eتذكر: رابطه بالا در مورد جسمي كه گرما از دست مي دهد نيز درست است. به اين ترتيب كه اگر دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image057.gif كمتر از q1 باشد، مقدار http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image045.gif منفي خواهد شد و در نتيجه Q نيز منفي مي شود. علامت منفي نشان مي دهد كه جسم، انرژي از دست داده است.




مثال : مي خواهيم دماي آب يك سماور را كه 5kg جرم دارد، از http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image037.gif 25 به http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image037.gif 95 افزايش دهيم. چه مقدار انرژي گرمايي بايد به آب سماور داده شود؟ گرماي ويژه آب http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image054.gif 4200 است.

جواب:

http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image061.gifhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image009.gifhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image066.gif
Q=5*4200(95-25)=5*4200*70=1470 kj






مثال : يك قطعه فولاد به جرم 400 گرم و دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image060.gif 200 را در مقداري آب به جرم 2 كيلوگرم و دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image060.gif 15 مي اندازيم. اگر تبادل گرما فقط بين آب و قطعه فولاد صورت گيرد، دماي تعادل را حساب كنيد. http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image019.gif فولاد و C=4200 آب است.




جواب: مقدار گرمايي كه قطعه فولاد از دست مي دهد برابر است با مقدار گرمايي كه آب به دست مي آورد. اگر دماي تعادل را با qe نشان دهيم خواهيم داشت:



گرمايي كه قطعه فولاد از دست مي دهد Q1=m1C1(q1 - qe)



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image073.gif گرمايي كه آب بدست مي آورد


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image071.gif

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 10:03 بعد از ظهر
خلاصه مطالب گفته شده تا کنون

1- دما معياري است براي تعيين ميزان گرمي يا سردي يك جسم. دما را با نماد q نشان مي دهند.



2- دانش اندازه گيري دما را دماسنجي مي گويند.



3- دماسنجي بر اساس تغيير طول، حجم، رنگ و ساير ويژگيهاي فيزيكي مواد كه به علت تغيير دمايشان روي مي دهد، انجام مي شود. رايج ترين دماسنجها، دماسنج مايع اي( جيوه اي يا الكلي) است كه از خاصيت انبساط مايعات در اثر افزايش دما استفاده مي شود.



4- ساده ترين ساختمان يك دما سنج جيوه اي( يا الكلي) لوله باريك شيشه اي است كه يك سر آن بسته است و در طرف ديگرش مخزن كوچكي از جيوه قرار دارد( لوله خالي از هوا است). در اثر تماس دماسنج با يك جسم، جيوه منبسط شده و از لوله بالا مي رود و در ارتفاعي متوقف مي شود. از روي اين ارتفاع مي توان دماي جسم را تعيين كرد.



5- براي مدرج كردن يك دماسنج به دو نقطه ثابت با دماي پايين و بالا نياز است. اين نقطه ها را نقاط ثابت دماسنجي مي نامند.



6- رايج ترين روش درجه بندي( يا مقياس) يك دماسنج، مقياس سلسيوس است. در اين مقياس نقطه پايين، دماي يخ در حال ذوب است كه با عدد صفر مشخص مي شود و نقطه بالا، دماي بخار آب در حال جوش است كه آنرا برابر عدد 100 در نظر مي گيرند. و سپس بين اين دو نقطه را به صد قسمت تقسيم مي كنند و هر قسمت را يك درجه سلسيوس مي نامند. درجه سلسيوس را با نماد http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image060.gif نشان مي دهند.

دماهاي كمتر از صفر درجه سلسيوس را با علامت منفي نشان مي دهند.




7- انرژي را كه در تماس بين دو جسم، از جسم گرم به جسم سرد منتقل مي شود، گرما مي نامند. گرما را با نماد Q نشان مي دهند.



8- در انتقال گرما بين دو جسم اختلاف دما لازم است اما اختلاف انرژي دروني ضرورتي ندارد. يعني گرما مي تواند از جسمي كه دماي بيشتر اما انرژي دروني كمتري دارد به جسمي كه دماي كمتر ولي انرژي دروني بيشتري دارد منتقل شود.



9- دو جسم را هنگامي كه در حال تماس كامل دماي آنها تغييري نكند، با يكديگر در تعادل گرمايي مي گويند.



10-دماي در حال تعادل گرمايي را دماي تعادل مي گويند.



11- اگر بين دو نقطه از يك جسم، اختلاف دمايي به وجود آيد، گرماي درون جسم از بخش با دماي بالاتر به بخش با دماي پايين تر شارش مي كند. اين نوع شارش يا انتقال گرما را رسانش مي گويند.



12- اجسامي مثل فلزات را كه عمل رسانش گرما را به خوبي انجام مي دهند رساناي گرمايي مي نامند و موادي مثل چوب، شيشه، پلاستيك، مايعات( مثل آب) و گازها( مثل هوا) را كه رسانش گرمايي آنها ضعيف است، عايق گرما مي گويند.



13- گرماي لازم براي تغيير دماي يك جسم، با جرم( m ) و مقدار افزايش دما http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image053.gif متناسب است.




14- گرماي لازم( Q ) براي تغيير دماي يك جسم از رابطه زير محاسبه مي شود:





http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image061.gif


در اين رابطه m جرم جسم بر حسب كيلوگرم، C گرماي ويژه جسم و http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image051.gif تغيير دماي جسم بر حسب درجه سلسيوس است.



15- گرماي ويژه يك جسم، مقدار گرمايي است كه بايد به يك كيلوگرم از آن جسم داده شود تا دماي آن يك درجه سلسيوس افزايش يابد. گرماي ويژه را با نماد C نشان مي دهند و يكاي آن ژول بر كيلوگرم درجه سلسيوس http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-2/image059.gif است.

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 10:11 بعد از ظهر
گرما چيست؟

گرما صورتي از انرژي است كه هنگام تماس بين دو جسم ، از جنس گرمتر به جسم ديگر منتقل مي شود گرما را با Q نشان مي دهند و يكان آن در SI ، ژول( j ) است .


گرما چگونه توليد ميشود؟

از تغيير انرژي مكانيكي يك سيستم و نيز برخي تيديلات شيميايي گرما توليد ميشود


روش اندازه گيري گرما :

ژول براي نخستين بار با تبديل مقدارهاي معيني تز انرژي مكانيكي به گرما ، دريافت كه مقدار گرماي توليد شده هميشه متناسب با مقدار انرژي مكانيكي تبديل شده است اين امر روشي براي اندازه گيري گرما به دست مي دهد.


مطالعه آثار گرما در شناخت ماده چه كمكي ميكند؟

آثار گرما اين نظريه را تاييد ميكند كه ماده ساختمان دانه اي دارد يعني از ذرات ريز وجدا از هم بنام ملكول و اتم تشكيل يافته است و گرما بستگي به حركت و انرژي اين ذرات دارد .


دما چيست؟

درجه گرمي يا سردي يك جسم را دماي آن جسم مي نامند. دما كميتي مقايسه اي است و با يكاي درجه اندازه گيري ميشود يكاي دما در SI كلوين (K) ميباشد.


انرژي دروني :

مجموع انرژي هاي جنبشي و پتانسيل كليه ذرات يك جسم را انرژي دروني آن جسم مي نامند انرژي گرمايي يك جسم معرف انرژي دروني آن است و هر چقدر دما يا جرم جسمي بيشتر باشد انرژي دروني آن نيز بيشتر خواهد بود.


عامل مؤثر در دماي يك جسم :

دماي هر جسم متناسب با انرژي جنبشي متوسط مولكولهاي سازنده آن است.


تفاوت دما و گرما

دما كميتي مقايسه اي بين سردي و گرمي دو جسم است. اما گرما انرژي دروني يك جسم را نشان مي دهد.


تذكر هاي مهم:



1- در انتقال گرما بين دو جسم اختلاف دما بين آن دو مهم است نه اختلاف بين انرژي هاي دروني آنها. يعني گرما مي تواند از جسمي كه دماي بيشتر اما انرژي دروني كمتر دارد به جسمي كه دماي كمتر اما انرژي دروني بيشتر دارد منتقل مي شود. مثلا اگر يك ميله داغ را وارد آب يك استخر كنيم، با آنكه انرژي دروني آب استخر به دليل جرم زياد آن بيشتر از انرژي دروني ميله است، اما گرما از ميله منتقل مي شود.


2- انتقال گرما از جسم با دماي بيشتر به جسم با دماي كمتر ت زماني صورت مي گيرد كه هر دو هم دما باشند. اين دما را دماي تعادل مي نامند.


3- انرژي جنبشي متوسط ذره هاي دو جسم متفاوت كه دماي يكساني دارند، با هم برابر است.


تعادل گرمايي :

اگر دو جسمي كه با هم تماس دارند دماي برابر داشته باشند، انرژي گرمايي مبادله شده بين آنها يكسان خواهد بود. در اين حالت دو جسم را در حال تعادل گرمايي مي گويند.


اثر گرما بر ماده :

گرما موجب افزايش انرژي دروني مواد شده و دامنه ارتعاش مولكولها و اتمها را بيشتر مي كند. به اين علت اكثر مواد در اثر گرما انبساط پيدا كرده يا تغيير حالت مي دهند.


دماسنجي چگونه است؟

دانش اندازه گيري دما را دماسنجي مي نامند. اين عمل با وسيله اي به نام دماسنج انجام مي گيرد.


دماسنجي بر چه اساسي صورت مي گيرد؟


تغيير دماي اجسام مي تواند باعث تغيير طول، حجم، رنگ و يا ساير ويژگيهاي فيزيكي آن شود. تغييرات اين كميتها مي تواند معياري براي اندازه گيري دما باشد. مثلاً اكثر مايعات بر اثر افزايش دما منبسط مي شوند و از اين خاصيت در ساختن دماسنج هاي جيوه اي و الكلي استفاده مي شود.


Eتذكر:

1- براي اندازه گيري دما در دامنه هاي مختلف، از دماهاي بسيار پايين تا دماهاي بسيار بالا، از دماسنجهاي مختلفي استفاده مي شود. رايج ترين آنها دماسنجهاي جيوه اي و الكلي هستند كه براي اندازه گيري دماهاي معمولي بكار مي روند.


2- دامنه كاربرد دماسنجهاي مايعي به دماي انجماد و جوش مايع درون آنها ستگي دارد. مثلاً كاربرد دماسنج الكلي از 115- تا78+ درجه سلسيوس و دماسنج جيوه اي از 39- تا 357 درجه سلسيوس مي باشد.

نقاط ثابت دماسنجي چيست؟

براي مدرج كردن دماسنجبه دو دماي ثابت و قابل دسترس مثلاً دماهاي جوش و انجماد آب نياز داريم. اين نقاط را نقطه هاي ثابت دماسنجي مي نامند. دماي كم را نقطه پايين و دماي زياد را نقطه بالاي دماسنجي مي گويند.


يك دماسنج چگونه مدرج مي شود؟

بعد از انتخاب نقاط ثابت دماسنجي به هر يك از آنها عددهاي دلخواهي نسبت مي دهيم. سپس گستره دما بين دو نقطه ثابت را به قسمتهاي مساوي كه تعداد آنها برابر تفاضل دو عدد نسبت داده شده است تقسيم مي كنيم و هر قسمت را يك يكاي دما مي ناميم.


مقياس هاي دماسنجي چگونه اند؟

بر اساس چگونگي انتخاب نقاط ثابت دماسنجي، مقياسهاي مختلفي براي دماسنجي وجود دارد كه مهمترين آنها مقياسهاي سلسيوس و كلوين هستند.


Eتذكر: مقياسهاي فارنهايت و رانكين نيز تا اندازه اي رايج اند. اما مطالعه اين مقياسها مورد نظر كتاب درسي نيست.


س: مقياس سلسيوس چگونه است؟

در اين مقياس نقطه ثابت پاييني، دماي يخ در حال ذوب با عدد صفر و نقطه ثابت بالايي دماي بخار آب با عدد 100 در نظر گرفته شده و فاصله بين اين دو نقطه به صد قسمت مساوي تقسيم مي شود. هر قسمت را يك درجه سلسيوس مي نامند. در مقياس سلسيوس دما را با حرف http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-4/image046.gif و يكاي آن را با علامت http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-4/image002.gif نشان مي دهند. مثلاً براي بيان دماي 20 درجه سلسيوس مي نويسيم:


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-4/image004.gif


Eتذكر: مقياس سلسيوس را به اين خاطر سانتي گراد مي نامند كه فاصله بين دو نقطه ثابت آن به صد قسمت مساوي تقسيم شده است.



شرط هاي ويژه براي تعيين نقاط ثابت دماسنجي در مقياس سلسيوس كدامند؟

1- يخ بايد خالص باشد زيرا ناخالصيها نقطه انجماد آب را پايين مي آورند .

2- آب بايد خالص باشد زيرا ناخالصيها دماي جوش آب را بالا مي برند.

3- مخزن دماسنج را نبايد در آب جوش فرو برد. زيرا ممكن است دماي آب در قسمتهاي مختلف آن اندكي تفاوت داشته باشد، در حالي كه دماي بخار مجاور سطح آب برابر نقطه جوش آب است.

4- فشار محيط بايد يك اتمسفر باشد زيرا نقطه ذوب يخ و نقطه جوش آب به فشار محيط بستگي دارد.



مقياس كلوين( يا مقياس مطلق) :


در اين مقياس نقطه ثابت پايين دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-4/image002.gif 273- يعني كمترين دماي ممكن در طبيعت ( بنام صفر مطلق) در نظر گرفته مي شود. اين مقياس نقطه ثابت بالايي ندارد. زيرا در طبيعت براي دما حد بالايي يافت نشده است. در مقياس كلوين دما را با حرف TK ( يا T) و يكاي آن را با K نشان مي دهند. مثلاً براي بيان دماي 300 درجه كلوين مي نويسيم:


T=300K
مزيت مقياس كلوين بر مقياس سلسيوس :

اولاً نحوه درجه بندي اين مقياس بر اساس دماهاي واقعي در طبيعت است و ثانياً تمام دماها چه پايين چه بالا در آن با علامت مثبت نشان داده مي شود. از اين رو مقياس كلوين در كارهاي علمي رايجتر است و در سيستم بين المللي(SI) يكاي كلوين بعنوان يكاي دما انتخاب شده است.


Eتذكر:


1- پايين ترين دماي ممكن در طبيعت، دماي صفر مطلق( http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-4/image006.gif ) است. در اين دما انرژي دروني جسم به حداقل ممكن خود مي رسد اما برابر صفر نيست.


2- به دلايلي كه بيان آنها از حد اين كتاب فراتر است، رسيدن به دماي صفر مطلق امكان پذير نيست.


3- يك قسمت( يك درجه) در مقياس كلوين دقيقاً با يك قسمت در مقياس سلسيوس برابر است.


4- مقياس مطلق به افتخار ابداع كننده آن آقاي كلوين به همين نام بيان مي شود.




رابطه بين دماهاي كلوين و سلسيوس :



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-4/image048.gif

با توجه به اين كه دماي صفر كلوين معادل دماي 273- سلسيوس است، نتيجه مي شود:




http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-4/image008.gif



تمرين : دماي ذوب يخ، http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image002.gif0 و دماي جوش آب،100http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image002.gif، و دماي بدن انسان سالم، http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image002.gif37، هريك برابر چند كلوين است؟



جواب: http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image010.gif دماي ذوب يخ بر حسب كلوين
http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image012.gif دماي جوش آب برحسب كلوين
http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image014.gif دماي بدن انسان بر حسب كلوين



مثال 1: دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image002.gif120 چند كلوين است؟



جواب:


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image016.gif



مثال 2: دماي 250K چند سلسيوس است؟
جواب:

http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image018.gif

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 10:18 بعد از ظهر
دماسنج ترموكوپل :

وسيله اي را كه در آزمايش(6-1) ساخته مي شود ترموكوپل مي نامند. در واقع اين وسيله از دو رشته سيم يا نوار فلزي با جنسهاي متفاوت ساخته مي شود كه دو سر آنها به هم متصل است. اگر دو محل اتصال اين مجموعه را در دو محيط گرم و سرد قرار دهيم، به دليل اختلاف دما، در سيمها جريان الكتريكي برقرار مي شود. شدت اين جريان مي تواند معياري براي اندازه گيري دماي محيط گرم نسبت به محيط سرد باشد. چگونگي انجام اين عمل را در آزمايش زير تجربه كنيد.


آزمايش 6-1:

وسايل لازم: دو تكه سيم فلزي غير همجنس A و B ( براي مثال سيم A مسي و سيم B آهني) يك آمپر سنج حساس (ميكرو آمپر سنج)، سه پايه،شعله پخش كن، چراغ گازي يا الكلي، يك ظرف شيشه اي نسوز براي گرم كردن آب، يك سطل كوچك براي يخ، مقداري يخ، يك دماسنج جيوه اي.http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image050.gif

1- با سيم هاي فلزي و آمپرسنج مداري مطابق شكل مقابل ببنديد.

2- در ظرف شيشهاي كمي بيش از نصف آب بريزيد و آن را رو يسه پايه بالاي شعله قرار دهيد. و يك دماسنج درون آن قرار دهيد، به طوري كه هر وقت لازم باشد بتوانيد دماي آب گرم را اندازه بگيريد.

3- سطل را از يخ در حال ذوب پر كنيد. دماي يخ در حال ذوب ثابت است. اين دما در فشار يك اتمسفر برابر http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image002.gif0 است.

4- يكي از دو محل اتصال دو فلز را درون يخ در حال ذوب كه دماي آن مشخص و ثابت است فرو ببريد.

5- اتصال ديگر را درون ظرف آب گرم كه دماي آن را توسط دماسنج درون آب اندازه گرفته ايد، قرار دهيد. با اين كار مشاهده خواهيد كرد كه آمپرسنج عبور جرياني را نشام مي دهد.

6- اين آزمايش را چند بار تكرار كنيد ، هر بار آب گرم را در دماي بالاتري به كار بريد و شدت جريان حاصل را اندازه بگيريد.

7- يافته هاي خود را در جدولي وارد كنيد.


جواب: آزمايش را مطابق دستور به دقت انجام دهيد. از مقايسه سرعت جريانهاي عبوري در هر مرحله كه از آب گرمتري استفاده كرده ايد، نتيجه خواهيد گرفت كه شدت جريان متناسب با دماي آب است. به عبارت ديگر هر چقدر دما بين دو محل اتصال بيشتر باشد، جريان غبوري از مدار بيشتر خواهد بود.


برتري هاي دماسنج ترموكوپل نسبت به دماسنجهاي ديگر :

1- كوچك بودن اتصال سيمها باعث مي شود كه اتصال به سرعت به تغيير دما پاسخ دهد و اين دقت اندازه گيري را بالا ببرد.


2- خروجي اين دماسنج، يك علامت الكتريكي( يك جريان ) است، كه مي تواند در دستگاههاي هشداردهنده تغييرات ناگهاني دما و يا وسيله هاي ثبت پيوسته تغييرات دما به كار رود.


3- اين دماسنج نسبت به اختلاف دماهاي بسيار كوچك ، حتي به كوچكيhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image002.gif 001/0 نيز حساس است.


4- دماسنجهاي ترموكوپل را مي توان براي اندازه گيري دماهاي بالا تاحد http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image002.gif1500 به كار برد. براي اين كار جفتهاي ويژه اي از فلزها را بايد به كار برد.


گرما سنجي :

دانش اندازه گيري گرما را گرما سنجي (يا كالريمتري) مي گويند. اين عمل به وسيله آزمايش در ابزارهاي خاصي با تبديل مقادير معيني از انرژي مكانيكي يا انرژي الكتريكي به گرما صورت مي گيرد.

عوامل موثر بر گرماي لازم براي تغيير دماي يك جسم

آزمايش نشان مي دهد كه گرماي لازم(Q) براي تغيير دماي يك جسم به سه عامل زير بستگي مستقيم دارد:


1- جرم جسم(m )

2- تغيير دماي جسم( http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image020.gif )

3- گرماي ويژه جسم(c ).

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 10:41 بعد از ظهر
محاسبه گرماي لازم براي تغيير دماي يك جسم

از عوامل مؤثر در تغيير دماي يك جسم نتيجه مي شود:


رابطه گرماسنجي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image022.gif


در رابطه فوق گرما(Q ) بر حسب ژول، جرم جسم(m ) بر حسب كيلوگرم و گرماي ويژه (c ) بر حسب ژول بر كيلوگرم در كلوين و تغيير دما بر حسب كلوين است.

گرماي ويژه(c) :

انرژي گرمايي لازم براي تغيير دماي مكاي جرم يك جسم را گرماي ويژه ( يا ظرفيت گرمايي ويژه) آن جسم مي نامند و آنرا با حرف c نشان مي دهند.


يكاي گرماي ويژه در SI ، ژول بر كيلوگرم در كلوبن( j/kg.K) است. مقدار اين كميت در هر جسم به جنس آن بستگي دارد و از ويژگيهاي جسم به شمار مي رود.


Eتذكر:1- رابطه گرماسنجي را به صورت http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image022.gif نيز مي توان بكار برد. در اين صورت تغيير دما بر حسب سلسيوس و يكاي ظرفيت گرماي ويژه ، ژول بر كيلوگرم در سلسيوس ( http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image024.gif ) خواهد بود.


2- براي اندازه گيري گرماي يكاي كالري(Cal) نيز رايج است. بطوريكه:



يك كالري =2/4 ژول

يكاي كالري مربوط به سيستم SI نيست و استفاده از آن مورد نظر كتاب درسي نمي باشد.


مثال: گرماي لازم براي افزايش دماي 5kg آب از 20http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image002.gifبه http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image002.gif80 چقدر است؟ گرماي ويژه آب http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image026.gif مي باشد.


جواب:


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image028.gif


دماي تعادل :

اگر دو جسم با دماهاي متفاوت را با هم تماس دهيم، گرما از جسمي كه دمايش بالاتر است به جسمي كه دمايش پايين تر است شارش مي كند تا اينكه دو جسم هم دما شوند، اين دما را دماي تعادل گوييم و آن را با http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image030.gif نشان مي دهيم.


دماي تعادل دو جسم مختلف با دماهاي متفاوت از رابطه زير بدست مي آيد:



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image032.gif


در صورتيكه دو جسم همجنس باشند( يعني ظرفيت گرمايي ويژه آنها با هم برابر باشند) خواهيم داشت:



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image034.gif

مثال 1: يك قطعه آلومينيوم به جرم 500 گرم و با دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image002.gif20 را به يك قطعه مس به جرم 200 گرم و با دمايhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image002.gif100 مي چسبانيم. دماي تعادل را حساب كنيد(http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image024.gifC=880 آلومينيوم و http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image024.gif C=380مس).


جواب: گرمايي كه مس از دست مي دهد (Q1 ) برابر است با گرمايي كه آلومينيوم مي گيرد.(Q2 ) ( از ساي تبادلات گرما صرفنظر مي كنيم)، نتيجه مي شود:


آلمينيومQ1=Q2 مس


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image036.gif


مثال 2: 2كيلوگرم آب با دماي ؟؟80 را به 5 كيلوگرم آب با دماي ؟؟10 اضافه مي كنيم. دماي تعادل را حساب كنيد( http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image038.gif آب).

جواب:

http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image040.gif
منظور از اين بيان كه«ظرفيت گرمايي ويژه آب http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image038.gif است» چيست؟

يعني براي اينكه دماي يك كيلوگرم آب به اندازه يك درجه كلوين( يا يك درجه سلسيوس) افزايش يابد، بايد به آن 4200ژول انرژي گرمايي بدهيم.


تمرين: جسمي به جرم 250 گرم در دمايhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image002.gif3 را به درون ظرف عايقي حاوي 500 گرم آب http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image002.gif25 مي اندازيم. پس از چند دقيقه دماي تعادل را اندازه مي گيريم. اگر دماي تعادل http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image002.gif21 باشد، گرماي ويژه جسم را محاسبه كنيد. از تبادل گرما بين آب و ظرف چشم پوشي كنيد.
جواب: گرمايي كه آب از دست مي دهد برابر است با گرمايي كه جسم به دست مي آورد. نتيجه مي شود:



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-5/image042.gif

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 10:44 بعد از ظهر
تغيير حالتهاي ماده :

ماده به طور عادي سه حالت دارد كه مي توانند در اثر افزايش يا كاهش درجات معيني از دما، بطور دو طرفه به هم تبديل شوند.لذا تبديلات ماده به شش صورت زير خواهد بود:



تغيير حالت( يا تغيير فاز) ماده :

گذار از يك حالت(فاز) به يك حالت ديگر را تغيير حالت يا تغيير فاز مي نامند. مثل تغيير فاز از حالت جامد به مايع كه ذوب ناميده مي شود.


دماي گذار :

هر تغيير فاز( در فشار ثابت) در دماي ثابت و معيني صورت مي گيرد كه آنرا دماي گذار مي نامند.



Eتذكر: تغيير فازها معمولاً با گرفتن يا از دست دادن گرما همراهند. علاوه بر اين جسم و چگالي ماده نيز با تغيير حالت آن تغيير مي كند.


سوال : آزمايشي طراحي كنيد و انجام دهيد كه در آن تغيير حجم آب به هنگام انجماد( يخ بستن) و يا تغيير حجم به هنگام ذوب شدن( آب شدن) مشخص شود.


جواب: مقداري آب را در يك ظرف پلاستيكي (مثل ظرف نوشابه كوچك خانواده) بريزيد و با ماژيك سطح آب را روي ظرف علامت بزنيد. ظرف را در فريزريخچال قرار دهيد تا يخ بزند. ملاحظه خواهيد كرد، سطح يخ اندكي از علامت بالا بوده و جداره ظرفنيز كمي باد كرده است. يعني حجم آب هنگام يخ بستن بيشتر شده ست. اگر همين ظرف را داخل آب گرم قرار دهيد، بعد از مدتي يخ ذوب مي شود و به حد علامت قبلي باز مي گردد.

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 10:48 بعد از ظهر
اثر فشار بر تغيير فاز ماده :

تغيير فشار موجب تغيير دمايي خواهد بود كه ماده در فشار عادي در آن دما حالت خود را تغيير مي دهد. مثلاً افزايش فشار بر يك جسم جامد( به جز در چند مورد) سبب بالا رفتن نقطه ذوب آن مي شو. اما در بعضي از اجسام مانند يخ، افزايش فشار سبب كاهش نقطه ذوب مي شود. كه البته اين موارد نادر هستند.( نقطه ذوب يخ در فشار 1 اتمسفر برابر صفر درجه سلسيوس است).



سوال : درباره علت ديرتر آب شدن برف روي قله كوه ها تحقيق كنيد. نتيجه تحقيق خود را به كلاس گزارش دهيد.


جواب: در قله كوه ها فشار هواي جو كمتر از دامنه آنهاست و چون كاهش فشار سبب افزايش نقطه ذوب يخ(برف) مي شود، لذا برف و يخ در قله كوه ها ديرتر از دامنه آنها ذوب مي شود.


گرماي نهان :

هنگام تغيير فاز دماي ماده تغيير نمي كند. در اين حالت گرمايي كه جسم مي گيرد صرف تغيير حالت آن شده و در واقع در جسم ذخيره مي شود. در تبديل فاز معكوس، اين گرما دوباره آزاد مي گردد. اين گرما را گرماي نهان مي نامند و آن را با نماد L نشان مي دهند. يكاي گرماي نهان ژول بر كيلوگرم(j/kg) است.

گرماي نهان ذوب :

گرمايي كه يك جسم جامد در نقطه ذوب خود مي گيرد تا به مايع تبدل شود، گرماي ذوب آن جسم ناميده مي شود.


دادن گرماي نهان ذوب به جامدي كه به نقطه ذوب خود رسيده است، آنرا به طور كامل به مايع تبديل مي كند.

نقطه ذوب:

دمايي است كه در آن جسم جامد شروع به ذوب مي كند و همانطور كه بيان شد، نقطه ذوب يك جسم به جنس و فشار وارد بر آن بستگي دارد.


Eتذكر: عمل ذوب گرماگير است، لذا تا زمانيكه تمامي جسم ذوب نشده است، دماي آن تغيير نمي كند و گرماي داده شده به جسم صرف تغيير حالت آن مي شود. اين گرما را گرماي نهان ذوب مي گويند.

گرماي نهان ويژه ذوب (LF) :

گرماي نهان ويژه ذوب يك جامد، انرژي گرمايي لازم براي تبديل يكاي جرم( يك كيلوگرم) آن، از جامد به مايع بدون تغيير دما است.

گرماي نهان ويژه ذوب را با نماد LF نشان مي دهند و يكاي آن در SI ، ژول بر كيلوگرم(j/kg) مي باشد. از اين تعريف نتيجه مي شود گرماي لازم براي ذوب m كيبوگرم جامد برابر خواهد بود با:


Q=mLF


سوال : آزمايشي را براي اندازه گيري گرماي نهان ذوب يخ طراحي كنيد و آن را انجام دهيد.


جواب: در يك ظرف مقدار معيني آب به جرم m قرار مي دهيم و دماي آن را اندازه مي گيريم. سپس مقداري يخ به جرم http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image020.gif را داخل آن مي اندازيم. صبر مي كنيم تا يخ به طور كامل ذوب شود. در اين هنگام دوباره دماي آب را اندازه مي گيريم. در اين عمل آب مقداري گرما از دست مي دهد و يخ مقدار گرما را مي گيرد تا ذوب شود( از تبادل گرماي ظرف با محيط صرفنظر مي كنيم) خواهيم داشت:



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image022.gif


براي انجام بهتر آزمايش دور ظرف را پارچه خشك بپيچيد تا اتلاف گرما كاهش يابد.




Eتذكر: در صورتيكه گرماي نهان ذوب را از مايعي كه به نقطه انجماد خود رسيده است بگيريم، منجمد خواهد شد. به عبارت ديگر هر جسم به هنگام انجماد همانقدر گرما از دستمي دهد كه به هنگام ذوب مي گيرد. لذا دماي ذوب يك ماده در شرايط يكسان با دماي نقطه انجماد آن برابر است. به اين ترتيب گرماي نهان ويژه انجماد برابر منفي گرماي نهان ويژه ذوب خواهد بود:

Q=-mLF


مثال 1: گرماي نهان ذوب 3 كيلوگرم يخ صفر درجه سلسيوس را محاسبه كنيد.


جواب: با توجه به جدول(6-2) گرماي نهان ويژه ذوب يخ برابر است با 334kj/kg در نتيجه خواهيم داشت:


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image024.gif


مثال 2: گرماي لازم براي ذوب 200gسرب در نقطه ذوب آن چقدر است؟

گرماي نهان ويژه ذوب سرب 23kj/kg است.


جواب:


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image026.gif



مثال 3: يك قطعه يخ به جرم 200g در دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image032.gif5- موجود است. اگر گرماي نهان ويژه ذوب يخ http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image028.gif و ظرفيت گرمايي ويژه آن http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image030.gif باشد، انرژي گرمايي لازم براي ذوب آنرا حساب كنيد.


جواب: يخ http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image032.gif5- چون در نقطه ذوب خود يعنيhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image032.gif 0 قرار ندارد، براي ذوب شدن بايد دو مرحله را طي كند. در مرحله اول كه بدون تغيير حالت است، گرما مي گيرد تا دماي آن از http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image032.gif5- به نقطه ذوب http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image032.gif0 برسد. در مرحله دوم كه با تغيير حالت يعني ذوب همراه است، يخhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image032.gif0 گرما مي گيرد تا به آب http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image032.gif0 تبديل شود. در مرحله اول گرماي گرفته شده توسط يخ http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image034.gifو در مرحله دوم http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image036.gif است:

http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image044.gif


پس كل گرماي دريافتي توسط يخ برابر خواهد بود با:

http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-7/image038.gif

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 10:52 بعد از ظهر
فرآيندهايي که موجب تبديل مايع به بخار میشوند :

فرآيندهاي تبخير سطحي و جوش.


تبخير سطحي :

فرار مولكولها از سطح مايعات را تبخير سطحي مي گويند. تبخير سطحي در هر دمايي صورت مي گيرد. اما با افزايش دما بر شدت آن افزوده مي شود.


سوال : علت سريعتر پخته شدن غذا در ديگ زودپز چیست ؟


جواب: هنگام جوشيدن آب در ديگ زودپز، بخار آب در داخل آن جمع و متراكم شده و فشار داخل ديگ را افزايش مي دهد. چون نقطه جوش آب با فشار وارد بر سطح آن متناسب است، مايع داخل ديگ در دماي بالاتري مي جوشد و مواد داخل آن زودتر مي پزد. در حالي كه اگر ديگ معمولي و با در باز باشد، دماي محتويات آن تا حداكثر دماي جوش آب مي تواند بالا رود. زيرا هنگام جوش آب، دماي آن ثابت باقي مي ماند. در حالي كه ديگ زودپز مي تواند دماي جوش آب را تا دو برابر افزايش دهد.


سوال :

الف- بررسي كنيد كه تبخير سطحي با افزايش دما و افزايش سطح مايع سريعتر صورت مي گيرد يا كندتر؟

ب- با بررسي تبخير سطحي در شرايط مختلف سعي كنيد از راه تجربه عامل يا عامل هاي ديگري را كه بر آهنگ تبخير سطحي اثر مي گذارند پيدا كنيد.


جواب:


الف) با افزايش دما، مولكولهاي مايع انرژي بيشتري پيدا مي كنند و با سهولت بيشتري ميتوانند از سطح آزاد مايع فرار نمايند. همچنين افزايش سطح مايع باعث مي شود تا تعداد مولكولهايي كه از سطح آن جدا و تبخير مي شوند بيشتر شود.


ب) وجود جريان هوا بر سطح مايع نيز عامل ديگري است كه علاوه بر دو عامل قبل موجب تسريع تبخير سطحي مي شود.


سوال :

1- با پوشيدن لباسهاي تر احساس سرما مي كنيد؟

2- عرق كردن به خنك نگه داشتن بدن كمك مي كند؟

3- هنگامي كه دوش مي گيريد بخار آب روي شيشه حمام مايع مي شود؟

جواب

1- تبخير عملي گرماگير است. هنگامي كه لباس تر مي پوشيم، آب لباس با گرفتن گرما از بدن تبخير مي شود و دماي بدن را پايين مي آورد، لذا احساس سرما مي كنيم.

2- مشابه مورد قبل، عرق براي تبخير از بدن گرما ميگيرد و وجب خنك شدن مي شود.

3- بخار آب هنگام برخورد با شيشه پنجره، سرد شده و در اثر ميعان به مايع تبديل مي گردد.


عوامل موثر بر تبخير سطحي

1- دماي مايع، هر چه قدر دماي مايع بيشتر باشد، مولكولهاي بيشتري سرعت گريز از سطح مايع را پيدا مي كنند.


2- مساحت سطح مايع، هر چقدر مساحت سطح مشترك مايع با هوا بزرگتر باشد، مولكولهاي بيشتري احتمال گريز دارند،. زيرا تعداد بيشتري از آنها نزديك سطح هستند.


3- فشار محيط در سطح مايع، هر چقدر فشار در سطح مايع كمتر باشد، تبخير سطحي نيز بيشتر مي شود و برعكس.


4- جريان هوا بر سطح، هرچقدر سرعت جريان هوا بر سطح مايع بيشتر باشد، به دليل برخورد مولكولهاي هوا بامولكولهاي سطح مايع،تبخير سطحي نيز بيشتر مي شود. از اين رو در محل هاي بدون جريان هوا و يا مخازن سربسته، تبخير سطحي خيلي به كندي صورت مي گيرد.

چرا تبخير سطحي موجب سرد شدن مي شود:

فرآيند تبخير يك عمل گرماگير است و مولكولهاي سطح مايع هنگام گريز از سطح آن مقداري از انرژي گرمايي مايع را باخود برده و سبب كاهش دماي مايع مي شوند.

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 10:59 بعد از ظهر
جوش :


فرآيند تبخير مايع در داخل آنرا جوش مي نامند.



فرق تبخير سطحي و جوش :


1- در تبخير سطحي فقط مولكولهاي سطح مايع بخار مي شوند. اما در جوش مولكولهاي داخل مايع نيز بخار شده و به صورت حباب از آن خارج مي شوند.




2- تبخير سطحي در هر دمايي صورت مي گيرد، اما فرآيند جوش فقط در دمايي بنام نقطه جوش انجام مي گيرد.



نقطه جوش :

دمايي كه مايع در آن شروع به جوشيدن مي كند. نقطه جوش به جنس مايع و فشار وارد بر سطح آن بستگي دارد. بطوريكه با افزايش فشار نقطه جوش نيز بالا مي رود و برعكس.




Eتذكر:



1- جوش فرآيندي گرماگير است. لذا تا زمانيكه تمامي مايع تبخير نشده است، دماي آن تغيير نمي كند و گرماي داده شده به مايع صرف تغيير حالت آن مي شود، اين گرما را گرماي نهان تبخير مي نامند.




2- در صورتيكه گرماي نهان تبخير را از بخاري كه به نقطه ميعان خود رسيده است بگيريم، تبديل به مايع خواهد شد. لذا دماي جوش يك مايع در شرايط يكسان با دماي نقطه ميعان آن برابر است.




گرماي نهان تبخير :

گرمايي را كه يك مايعدر نقطه جوش خود مي گيرد تا در همان دما به بخار تبديل شود، گرماي نهان تبخير مي گويند.



گرماي نهان ويژه تبخير(LV ) :

مقدار گرماي لازم براي تبخير يكاي جرم از هر مايع در دماي ثابت را گرماي نهان ويژه تبخير آن مايع مي نامند.


گرماي نهان ويژه تبخير را با نماد LV نشان مي دهند و يكاي آن در SI ، ژول بر كيلوگرم(j/kg ) است. از اين تعريف نتيجه مي شود مقدار انرژي گرمايي لازم براي تبخير m كيلوگرم از مايع برابر خواهد بود با:



Q=mLV


مثال: گرماي لازم براي تبديل 2kg يخ http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif5- به بخار http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif120 را حساب كنيد.


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image004.gif يخ و http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image006.gif يخ و http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image008.gif آب و http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image010.gif آب و http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image012.gif بخار آب








جواب: براي اينكه يخ http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif5- تبديل به بخارhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif120 شود، پنج مرحله را مي گذراند:

در مرحله اول يخ http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif5- گرماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image014.gif را مي گيرد تا دماي آن به http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif0 برسد. در مرحله دوم يخ http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif0 گرماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image016.gif را مي گيرد تا در دماي ثابت( نقطه ذوب يخ) تبديل به آبhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif0 شود. در مرحله سوم آب http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif0 گرماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image014.gif را مي گيرد تا دماي آن بهhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif100 برسد. در مرحله چهارم آب http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif100 گرماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image018.gif را مي گيرد تا در دماي ثابت ( نقطه جوش آب) تبديل به بخار http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif100 شود در مرحله پنجم بخار http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif100 دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image020.gif را مي گيرد تا دماي آن به http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif120 برسد.



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image022.gif

Sheys13
1391,05,22, ساعت : 11:01 بعد از ظهر
ممنون ولی اینا مربوط به سال اول دبیرستان هستن...
بازم مرسی:-118-:

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 11:09 بعد از ظهر
اثر ظاهري گرما بر مواد :


گرما باعث انبساط اغلب جامدات و مايعات و گازها مي شود. علت انبساط افزايش انرژي جنبشي مولكولها و بيشتر شدن فاصله آنها از يكديگر است.


عوامل مؤثر در انبساط طولي :


با توجه به رابطه http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image051.gif ، انبساط خطي به سه عامل بستگي دارد:


1- طول اوليه جسمL1

2- تغيير دماي جسم( http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image003.gif )

3- ضريب انبساط خطي جسم(http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image032.gif ).


تعريف ضريب انبساط طولي( http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image032.gif )


افزايش يكاي طول جسم به ازاء افزايش يك درجه دماي آن را ، ضريب انبساط طولي آن جسم مي نامند و با http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image032.gif نشان مي دهند. اين ضريب به جنس جسم بستگي دارد و از ويژگي هاي آن است. يكاي ضريب انبساط طولي در SI ، بر كلوين(http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image036.gif ) يا بر درجه سلسيوس( http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image038.gif ) است.


مثال: انبساط خطي يك ميله آهني به طول 10m را وقتي كه دماي آن به اندازه http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif20 افزايش مي يابد، حساب كنيد. ضريب انبساط خطي آهن http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image040.gif است.

جواب:


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image042.gif


انبساط سطحي جامدات:



انبساط اجسام ورقه اي شكل بصورت سطحي است و مشابه انبساط خطي نتيجه مي شود:



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image046.gif


يا

http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image044.gif


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image048.gif تغيير سطح بر حسب متر مربع، A1 مساحت اوليه، http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image003.gif يا http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image030.gif تغيير دما و http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image050.gif ضريب انبساط سطحي جسم است.


تعريف ضريب انبساط سطحي(http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image052.gif)


ضريب انبساط سطحي عبارت است از افزايش مساحت يكاي سطح يك جسم جامد به ازاء يك درجه افزايش دما، يكاي ضريب انبساط سطحي نيزبر درجه كلوين( http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image036.gif ) يا بر درجه سلسيوس( http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image038.gif ) است. چون سطح در دو بعد انبساط پيدا مي كند، ضريب انبساط سطحي يك جسم تقريباً دو برابر ضريب انبساط طولي آن جسم است. يعني:


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image050.gif


مثال: انبساط سطحي يك قاب شيشه اي به ابعاد http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image054.gif سانتي متر وقتي كه دماي آن http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif30 افزايش مي يابد، چقدر است؟ضريب انبساط طولي شيشه http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image056.gif است.
جواب:


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image058.gif


انبساط حجمي جامدات:


انبساط اغلب اجسام به صورت حجمي است و مشابه دو حالت قبلي از رابطه زير محاسبه مي شود:
http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image062.gif يا http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image060.gif


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image064.gif تغيير حجم جسم و V1 حجم اوليه آن بر حسب متر مكعب http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image003.gif يا http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image030.gif تغيير دما وhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image066.gif ضريب انبساط حجمي جسم است.


تعريف انبساط حجمي (http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image066.gif )


ضريب انبساط حجمي يك جسم جامد، عبارت است از افزايش حجم يكاي حجم آن به ازاء افزايش يك درجه دما. يكاي ضريب انبساط حجمي نيز http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image036.gif يا http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image038.gif است، چون حجم در سه بعد انبساط پيدا مي كند، ضريب انبساط حجمي يك جسم تقريباً سه برابر ضريب انبساط خطي آن است، يعني:



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image068.gif


مثال: ضريب انبساط خطي برنج http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image070.gif است. حجم يك مجسمه برنجي در دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif10 برابر 1500cm3 است. حجم اين مجسمه را در دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif40 حساب كنيد.


جواب:


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image072.gif


انبساط مايعات :



مايعات نيز بر اثر گرما منبسط مي شوند و ميزان انبساط آنها از رابطه حجمي يعني http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image062.gifبدست مي آيد كه در آن http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image066.gif ضريب انبساط مايع است.

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 11:14 بعد از ظهر
تعريف ضريب انبساط واقعي يك مايع :

ضريب انبساط واقعي يك مايع برابر افزايش يكاي حجم آن مايع به ازاء يك درجه افزايش دما است.

ميزان انبساط بر اثر گرما در كدام حالت ماده بيشتر است؟


انبساط گازها بيشتر از مايعات و انبساط مايعات بيشتر از جامدات است. اين امر به دليل تفاوت در نيروي بين مولكولي حالتهاي مختلف ماده است.


نکته : انبساط مايعات بيشتر از انبساط جامدات است.



تغيير چگالي ماده با تغيير دماي آن :


تغيير دما در جرم جسم ايجاد نمي كند ولي حجم آنرا تغيير مي دهد. با توجه به رابطه http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-9/image074.gif براي چگالي يك جسم، نتيجه مي شود تغيير دما فقط مخرج كسر يعني V ( حجم جسم) را تغيير مي دهد. به اين ترتيب افزايش دما باعث افزايش حجم و در نهايت كاهش چگالي جسم مي شود و برعكس.


تغييرات آب بر حسب دما :



تغيير حجم آب بر حسب تغيير دماي آن غير عادي است. به طوري كه حجم بيشتر مايعات با كم شدن دما كاهش مي يابد و با رسيدن به نقطه انجماد اين كاهش ادامه پيدا مي كند. اما آب رفتاري متفاوت دارد، به اين ترتيب كه آب از http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif100 تا http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif4 مانند هر مايع معمولي با كاهش دما كاهش حجم پيدا مي كند. ولي از http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif4 تا http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif0 اين رفتار عوض مي شود و كاهش دما باعث افزايش حجم آب مي شود. و با انجماد آب اين افزايش حجم نيز ادامه پيدا مي كند. تغييرات حجم آب نسبت به دما در شكل مقابل نشان داده شده است.


تمرين: آب در چه دمايي كم ترين حجم را دارد؟ در اين دما چگالي بيشترين مقدار خود را دارد يا كمترين آن را؟


جواب: كمترين حجم آب در دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif4 است و در اين دما بيشترين چگالي را دارد.

نمودار تغييرات چگالي آب نسبت به دما :

با توجه به آنچه كه در مورد رفتار غير عادي آب بيان شد، نمودار تغييرات چگالي آب نسبت به دما به صورت شكل مقابل خواهد بود. از اين نمودار معلوم مي شود بيشترين چگالي آب در دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif4 است.


Eتذكر: تغيير چگالي مايعات نسبت به دما را مي توان از رابطه زير محاسبه كرد:



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-9/image076.gif


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-9/image007.gifچگالي مايع در دماي صفر سلسيوس، http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-9/image011.gif چگالي مايع در دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-9/image015.gif و http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image032.gif ضريب انبساط مايع است.


سوال : اين نوع تغيير غير عادي حجم و چگالي آب چه تأثيري بر نحوه قرار گرفتن لايه هاي آب با دماهاي متفاوت در اقيانوس ها دارد؟


جواب : چون چگالي آب با دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif4 بيشترين مقدار را دارد، لذا لايه هايي از آب كه اين دما را دارند، به پايين رفتهو لايه هاي سردتر به بالا مي آيند و بر روي آن قرار مي گيرند( لايه هاي گرمتر نيز بر روي لايه هاي سرد مي روند).



سوال : اين نحوه قرار گرفتن چه تأثيري بر محيط زيست اقيانوس ها داشته است؟


جواب: در زمستان سطح آب اقيانوسها نزديك به صفر درجه است و آب با دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif4 كه چگالي آن بيشينه است، پايين رفته و آب با چگالي كمتر، بين http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif3 تا http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image002.gif0 به صورت لايه هايي روي آن شناور مي شوند. وجود لايه هايي با چگالي متفاوت مانع جريانهاي همرفتي و در نتيجه مانع گسارش گرما شده و انتقال گرما از آب اقيانوس به بيرون را كند مي كند، اين پديده سبب مي شود كه در زمستان جانوران و گياهان آبزي اقيانوسها بتوانند ذدر زير آب زنده بمانند.

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 11:19 بعد از ظهر
گرما مي تواند به سه طريق رسانش، همرفتي و تابش از جسمي به جسم ديگر منتقل شود.




انتقال گرما به طريق رسانش :

در اين طريق انتقال گرما كه بيشتر در جامدات صورت مي گيرد، آن قسمت از جسم جامد كه در مجاورت چشمه گرما قرار دارد، با دريافت انرژي گرمايي انرژي بيشتري پيدا كرده و مولكولهايش با دامنه بيشتري ارتعاش مي كند. در نتيجه هر مولكول به مولكول مجاور خود ضربه زده و دامنه ارتعاش آنرا بيشتر مي كند. به اين ترتيب گرما در داخل جسم جامد منتشر مي شود. در اين فرايند الكترونهاي آزاد جسم نيز مؤثرند. نكته مهم آن است كه در پديده رسانش گرما، ماده از محل گرم به محل سرد منتقل نمي شود.


Eتذكر:

1- قابليت رسانش جامدات به جنس آنها بستگي دارد. بطوريكه در فلزات رسانش بسيار قوي و سريع بوده و آنها را رساناي گرما مي نامند. اما مواد ديگري مانند شيشه، چوب و پلاستيك گرما را بسيار آهسته منتقل مي كنند و نارساناي گرما(عايق) خوانده مي شوند.


2- مايعات بخصوص آب( به جزء فلزهاي مذاب) معمولاً رساناي ضعيف گرما هستند.


3- گازها و از جمله هوا نيز رساناي بسيار ضعيف گرما هستند.





فلزات رساناي خوب گرما هستند :



بطوريكه قبلاً گفته شده در پديده رسانش، الكترونهاي آزاد جسم مؤثرند. از طرفي مي دانيم فلزات داراي الكترونهاي آزاد بسياري هستند. هنگام كه به نقطه اي از فلز گرما مي دهيم: الكترونهاي آزاد نرژي جنبشي بيشتري به دست آورده و سريعتر حركت مي كنند. الكترونهاي سزسع حامل انرژي، از قسمتهاي گرم فلز به قسمتهاي سرد آن پخش مي شوند و در برخورد با مولكولهاي فلز، انرژي جنبشي خود را به آنها منتقل مي كنند. با اين فرايند انرژي گرمايي به سرعت از قسمتهاي گرم فلز به قسمتهاي سرد آن منتقل مي شود.



محاسبه ميزان شارش گرما در يك جسم( مثل ميله فلزي) به طريق رسانش :



براي محاسبه آهنگ شارش گرما در يك ماده( يعني مقدار گرمايي كه در واحد زمان از هر مقطع فرضي در آن مي گذرد )، ميله اي به طول L و به سطح مقطع A از يك ماده معين در نظر مي گيريم. فرض كنيد كه يك سر اين ميله( سر داغ) را در دماي ثابتhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-9/image080.gif( نسبتاً زياد) و سر ديگر آن( سر سرد) را در دماي ثابت http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-9/image078.gif ( نسبتاً كم) قرار داده باشيم، آهنگ شارش گرما به عاملهاي زير بستگي دارد:


1- اختلاف دما: http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-9/image082.gif هر چه اختلاف دما بيشتر باشد، گرما با آهنگ بالاتري در مله شارش مي كند.


2- طول ميله: هر چه طول ميله بيشتر باشد، آهنگ شارش گرما كندتر مي شود.


3- سطح مقطع ميله: هر چقدر سطح مقطع ميله بيشتر باشد، آهنگ شارش گرما نيز بيشتر مي شود. در نتيجه مقدار Q يعني گرمايي كه t ثانيه در يك ميله شارش مي كند، برابر است با:



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-9/image084.gif


A سطح مقطع ميله و L طول آن و http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-8/image030.gif اختلاف دماي دو سر ميله است. K ثابت تناسب رسانندگي گرمايي نام دارد و يكاي آن j/s.m.k يا W/mk است.



مثال: يك سر ميله آهني به طول 30 سانتي متر را در آب جوش و سر ديگر آنرا در يك مخلوط آب يخ قرار مي دهيم. اگر شعاع ميله 5mm باشد، چه مقدار انرژي در يك دقيقه از طريق رسانش در ميله منتقل مي شود؟


جواب: مساحت سطح مقطع ميله برابر است با:


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-9/image087.gif
با توجه به جدول(6-6) خواهيم داشت:


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-9/image089.gif
انتقال گرما به طريق هرفتي :



در طريق همرفتي با انتقال شاره اي از محل گرم به محل سرد، گرماي همراه با آن نيز منتقل مي شود. اين طريق در مايعات و گازها صورت مي گيرد.


عامل ایجاد جريان همرفتي :

در جريان همرفتي، شارش مايع يا گاز به علت تغيير چگالي آن به وجود مي آيد. زيرا با افزايش دماو انبساط مايع ياگاز مجاور چشمه گرما، چگالي آن كاهش يافته، سبكتر مي شود و بالا مي رود و جاي خود را به مايع يا گاز با دماي كمتر وچگالي بيشتر مي دهد كه دورتر از چشمه است. نكته مهم آن است كه در جريان همرفتي همه ذرات ماده جابه جا مي شوند و انرژي گرمايي را با خود منتقل مي كنند . مثلاً هنگامي كه يك ظرف آب روي شعله قرار دارد، آب ته ظرف كه در مجاورت گرماست، مقداري انرژي گرمايي دريافت مي كند و مولكولهايش با انرژي جنبشي بيشتر، سريعتر حركت مي كنند و از يكديگر دور مي شوند و آب منبسط مي شود و چگالي آن كاهش مي يابد. چون چگالي آب اطراف بيشتر از اين آب است، آن را بالا مي راند و خود جاي آن را مي گيرد و عمل قبل دوباره تكرار مي گردد. انتقال گرما توسط آب در سيستم حرارت مركزي( سوفاژ) و يا گرم شدن هواي يك اتاق توسط بخاري نفتي نيز به طريق همرفتي انجام مي گيرد.

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 11:23 بعد از ظهر
انتقال گرما بطريق تابش :

در اين طريق گرما به صورت نور يا ساير امواج الكترومغناطيسي از چشمه هاي داغ و ملتهب به اطراف گسيل مي شود. مثل گسيل گرما از خورشيد يا يك لامپ روشن. نكته مهم آن است كه در تابش ماده نتقل نمي شود لذا نيازي به محيط مادي يا مولكولهايي كه انرژي گرمايي را منتقل كنند نيست، يعني تابش مي تواند در خلاء نيز انجام بگيرد.



Eتذكرهاي مهم:


1- انتقال گرما به طريق تابش بسيار سريع (با سرعت نور) صورت مي گيرد . اما در روشهاي رسانش و همرفتي بسيار كند است (در رسانش سريعتر از همرفتي است ) .


2- تايش گرمائي از سطح همه اشياء و در هر دمائي صورت گرفته و باعث كاهش دماي آنها مي شود ( در اجسام داغ و ملتهب تايش محسوستر است ).


3- سطح سياه و تيره بيشتر از سطح سفيد و براق تابش گرمايي دارد .


4- تابش گرمايي در سطح همه اشياء جذب شده و باعث افزايش دماي آنها مي شود.


5- سطح تيره تابش گرمايي را سريعتر و بيشتر از سطح براق يا سفيد جذب مي كند.


6- تابش گرمايي همانند نور از روي سطح هاي صيقلي بازتابيده مي شود.


7- سطح براق جذب كننده ضعيف و بازتابنده خوب تابش گرمايي است.



سوالات :

1- در لباسهاي آتش نشاني از پوششهاي فلزي براق استفاده مي شود؟

2- هنگامي كه در يخچال را باز مي كنيد، هواي سرد از پايين آن بيرون مي آيد؟

3- در كشورهاي با آب و هواي گرم، رنگ سفيد براي نماي بيرون خانه ها مناسب تر است؟

4- در زمستان وقتي با پاهاي برهنه روي كف سنگي يا سيماني راه مي رويد، پاهاي شما احساس سرما مي كند، اما وقتي روي كف اتاق با كف پوش چوبي( با همان دما) راه مي رويد احساس سرما نمي كنيد؟

جواب:

1- سطح فلزي براق منعكس كننده خوب تابش هاي نوري و گرمايي است. لذا در لباسهاي آتش نشاني از پوششهاي فلزي استفاده مي شود تا مقدار زيادي از گرماي محيط منعكس شده و كمتر به قسمت داخلي يعني بدن شخص نفوذ كند.


2- هواي سرد چگالي بيشتري دارد. يعني سنگين تر است، لذا در پايين يخچال قرار مي گيرد.


3- مشابه بند(1) سطح سفيد منعكس كننده قوي تابش هاي گرمايي است. لذا در مناطق گرم رنگ سفيد نماي ساختمانها در پايين آوردن دماي قسمت داخلي آنها مي تواند خيلي مفيد و مؤثر باشد.


4- سنگ و سيمان رساناي خوب گرما بوده و حرارت خود را به خوبي به محيط اطراف و نيز هواي مجاور خود شارش مي كنند و دماي آنها هميشه قدري پايين تر از دماي محيط است. از طرفي هنگام راه رفتن بر روي سنگ و سيمان به دليل شارش سريع گرما از پا به آنها احساس سرما مي كنيم. اما چوب رساناي ضعيف گرما است و هنگام راه رفتن بر روي آن به دليل شارش ضعيف گرما از پا به چوب احساس سرما نمي كنيم.

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 11:28 بعد از ظهر
اثر گرما بر گازها :



گازها نيز چون بسياري از جامدات و مايعات در اثر دريافت گرما انبساط پيدا مي كنند. و در اثر اين عمل فشار آنها نيز افزايش پيدا مي كند. ارتباط دما و حجم و فشار در گازها با قانونهاي خاصي بيان مي شود.

مورد بحث قانونهاي گازها :



گازها داراي چند كميت مهم از جمله فشار، حجم و دما هستند كه بي ارتباط با يكديگر نبوده و تغيير هر يك موجب تغيير كميتهاي ديگر مي شود. قانونهاي گازها ارتباط اين كميتها در حالتهاي مختلف را بيان مي كنند.

معادله حالت :


رابطه بين كميتهاي حجم(V)، فشار( P ) و دماي مطلق(T ) در مورد يك گاز را معادله حالت آن گاز مي نامند.

گاز كامل :


گازي است فرضي كه مولكولهاي آن بر يكديگر نيرويي وارد نمي كنند. هر چقدر فشار چگالي يك گاز واقعي كمتر باشد، به گاز كامل نزديكتر مي شود.


Eتذكر: مطالعه رفتارهاي گازهاي واقعي پيچيده است. لذا هنگام مطالعه گازها آنها را كامل فرض مي كنيم.

قانون گازهاي كامل :


قانون گازهاي كامل رابطه اي است كه چگونگي بستگي كميتهاي فشار، حجم، دماي گاز را نسبت به يكديگر مشخص مي كند. قانون گازهاي كامل را معمولاً به سه قانون فرعي زير تقسيم مي كنند:


1- قانون اول گازها:

در فشار ثابت، حجم مقدار معيني از يك گاز با دماي مطلق آن نسبت مستقيم دارد. يعني:


به عبارت ديگر در فشار ثابت، نسبت حجم مقدار معيني از يك گاز به دماي مطلق آن مقداري است ثابت.

به اين ترتيب اگر دماي مطلق و حجم يك گازT1 و V1 باشد و در فشار ثابت دماي آنرا به T2 برسانيم، حجم گاز در اين حالت V2 خواهد بود. بطوريكه:


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image002.gif

قانون اول گازهاي كامل به قانون شارل- گيلوساك مشهور است.


مثال 1: در فشار ثابت، دماي گازي را دو برابر مي كنيم، اندازه انبساط گاز چقدر خواهد بود.



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image006.gif



مثال 2: مقدار 500cm3 گاز با دمايhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image008.gif50 موجود است. براي اينكه در فشار ثابت، حجم آنرا 100cm3 افزايش دهيم، دماي گاز چند درجه بايد تغيير كند؟

جواب:

http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image010.gif

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 11:31 بعد از ظهر
قانون دوم گازها:


در دماي ثابت، حجم مقدار معيني از يك گاز با فشار آن نسبت عكس دارد. يعني:


به عبارت دگر در دماي ثابت، حاصلضرب فشار و حجم مقدار معيني از يك گاز مقداري است ثابت. به اين ترتيب اگر حجم و فشار يك گاز V1 و P1 باشد و در دماي ثاب فشار آنرا به P2 برسانيم، حجم گاز برابر V2 مي شود و خواهيم داشت:



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image012.gif


قانون دوم گازها به قانون بويل- ماريوت مشهور است.


مثال: حجم جرم معيني از يك گاز در فشار http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image014.gif برابر 5/1 cm3 است. حجم اين گاز در فشار http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image016.gif چقدر است؟


جواب:

http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image018.gif

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 11:32 بعد از ظهر
3- قانون سوم گازها:



در حجم ثابت، فشار مقدار معيني از يك گاز با دماي مطلق آن نسبت مستقيم دارد. يعني:


به عبارت ديگر در حجم ثابت، نسبت فشار مقدار معيني از يك گاز به دماي مطلق آن مقداري ثابت است. به اين ترتيب اگر فشار و دماي مطلق گاز P1 و T1 باشد و در حجم ثابت دماي آنرا به T2 برسانيم، فشار گاز P2 مي شود و خواهيم داشت:



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image021.gif


مثال: دماي مطلق معيني از يك گاز را درحجم ثابت دو برابر مي كنيم. فشار گاز چند برابر مي شود؟


جواب:

http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image023.gif

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 11:33 بعد از ظهر
معادله حالت كلي گازها :


در سه قانون قبل گازها همواره يكي از سه كميت P و V و T را ثابت فرض كرده و رابطه بين دو كميت ديگر را تعيين نموديم. حالت كلي را بدون اين محدوديت در نظر م گيريم. در اين صورت رابطه بين كميتهاي P و V و T را معادله حالت كلي گازها مي نامند. از تركيب سه قانون قبل نتيجه مي شود:




معادله حالت كلي گازها مقدار ثابتhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image011.gif


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image027.gif


Eتذكر: هنگام استفاده از معادله هاي حالت گازها، رعايت نكات زير اهميت دارد:


1- جرم گاز بايد ثابت باشد.


2- دماي گاز در هر حالت بايد بر حسب كلوين باشد.


3- يكاهايي كه P و V، با آنها حساب شده اند بايد در دو طرف معادله يكسان باشند.


4- هنگام حل مسائل مربوط به گازها، براي پرهيز از اشتباه در تشخيص معادله مناسب، بهتر است از معادله حالت كلي گازها استفاده كنيد. در اين صورت اگر كميتي ثابت باشد خودبخود از معادله حذف مي شود.


5- گازهاي واقعي در دماي كمتر از دماي نقطه ميعان ديگر به حالت گاز نيستند و مايع مي شوند.


مثال: در يك سيلندر 250cm3 گاز با دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image008.gif15 تحت فشار 2atm موجود است. پيستون حركت مي كند و حجم گاز را به 150cm3 و دماي آنرا بهhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image008.gif40 تغيير مي دهد. فشار گاز در اين حالت چقدر است؟


جواب:

http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image029.gif

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 11:37 بعد از ظهر
خلاصه فصل ششم

1- گرما صورتي از انرژي است كه هنگام تماس بين دو جسم، از جسم گرمتر به جسم ديگر منتقل مي شود.


از تغيير انرژي مكانيكي و نيز برخورد تبديلات شيميايي گرما توليد مي شود. گرما را با Q نشان مي دهند و يكاي آن در SI، ژول(j) است.


2- درجه گرمي يا سردي يك جسم را دماي آن جسم مي نامند. دما كميتي مقايسه اي ايت و با يكاي درجه اندازه گيري مي شود. يكاي دما در SI ، كلوين(K ) است.


3- مجموع انرژي هاي جنبشي و پتانسيل كليه ذرات يك جسم را انرژي دروني آن جسم مي نامند.


4- در انتقال گرما بين دو جسم اختلاف دما بين آن دو مهم است نه اختلاف بين انرژي هاي دروني آنها. يعني مي تواند از جسمي كه دماي بيشتر اما انرژي دروني كمتري دارد به جسمي كه دماي كمتر ولي انرژي دروني بيشتري دارد منتقل شود.


5- اگر دو جسمي كه با هم تماس دارند دماي برابر داشته باشند، انرژي گرمايي مبادله شده بين آنها يكسان خواهد بود. در اين حالت دو جسم را در حالت تعادل گرمايي مي گويند.


6- براي اندازه گيري دماي اجسام، از خاصيت تغيير طول، حجم، رنگ و يا ساير ويژگيهاي فيزيك اجسام در اثر تغيير دماي آنها استفاده مي شود.


7- براي مدرج كردن دماسنجهاي مايعي( الكلي يا جيوه اي) از مقياسهاي سلسيوس يا كلوين استفاده مي شود.


8- در مقياس سلسيوس از نقاط انجماد و جوشش آب به عنوان نقاط ثابت دماسنجي استفاده كرده و فاصله بين اين دو را به صد قسمت مساوي تقسيم مي كنند و هر قسمت را يكدرجه سلسيوس (با علامت؟؟؟) مي نامند. دما را در مقياس سلسيوس با علامت ؟؟ نشان مي دهند.


9- در مقياس كلوين از پايين ترين دماي ممكن در طبيعت يعني دماي صفر مطلق(؟؟؟) به عنوان نقطه پايين دماسنجي استفاده مي شود. به اين خاطر مقياس كلوين را مقياس مطلق نيز مي نامند. در اين مقياسنقطه بالاي دماسنجي وجود ندارد و هر درجه آن( كه با علامت K نشان داده مي شود) معادل يك درجه سلسيوس است. دما را در مقياس كلوين با علامت T (يا TK ) نشان مي دهند.


10- چون درجه صفر كلوين معادل درجه 273- سلسيوس است. رابطه درجات سلسيوس و كلوين به صورت زير ميباشد:




http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image039.gif يا http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image037.gif


11- گرماي لازم براي تغيير دماي يك جسم(Q) ، به جرم جسم(m) و تغيير دماي جسم (http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image041.gif) و گرماي ويژه جسم(c) بستگي دارد. نتيجه مي شود:



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image045.gif ياhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image043.gif رابطه گرماسنجي



12- انرژي گرمايي لازم براي تغيير دماي يك كيلوگرم از هر جسم را گرماي ويژه آن جسم مي نامند و مقدار آن به جنس جسم بستگي دارد. يكاي اين كميت در SI ، ژول بر كيلوگرم در كلوين(j/kg.K) است.


13- اگر دو جسم با دماهاي مختلف با هم تماس داشته باشند، بعد از مدتي دماهاي آنها برابر مي شود. اين دما را دماي تعادل مي نامند و با علامت http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image069.gif نشان مي دهند.



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image009.gif


در صورتيكه دو جسم همجنس باشند( يعني c1=c2 باشد) خواهيم داشت:



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image013.gif


14- تغيير حالتهاي عادي ماده عبارتند از: ذوب( تبديل جامد به مايع)- انجماد ( تبديل مايع به جامد) - تبخير( تبديل مايع به گاز)- ميعان ( تبديل بخار به مايع)- تصعيد( نبديل جامد به بخار)- چگالش( تبديل بخار به جامد).


15- فرآيندهاي ذوب، تبخير و تصعيد گرماگير هستند. در اين فرآيندها تا زماني كه تمامي ماده تغيير حالت نداده است دماي آن بالا نمي رود و گرماي داده شده به ماده صرف تغيير حالت آن مي شود. اين گرما را گرماي نهان مي نامند.


16- گرماي نهان ويژه ذوب(LF) يك جامد، انرژي گرمايي لازم براي تبديل يك كيلوگرم از جسم از حالت جامد به مايع است و يكاي آن ژول بر كيلوگرم(j/kg) مي باشد. از اين تعريف نتيجه مي شود گرماي لازم براي ذوب m كيلوگرم جامد برابر خواهد بود با:



Q=mLF


17- مايع توسط فرآيندهاي تبخير سطحي و جوش تبديل به بخار مي شود. تبخير سطحي فرار مولكولهاي مايع سطح آنست و در هر دمايي اين عمل صورت مي گيرد. اما جوش در دماي معيني به نام نقطه جوش اتفاق مي افتد و در طي آن تبخير در داخل مايع نيز صورت مي گيرد.


18- عوامل مؤثر در تبخير سطحي عبارتند از : دماي مايع، مساحت سطح مايع، فشارمحيط بر سطح مايع و جريان هوا در سطح مايع. بطوريكه با افزايش سه عامل دما،سطح و جريان وا تبخير سطحي بيشتر مي شود. اما با افزايش فشار محيط بر سطح مايع اين فرآيند كاهش مي يابد.


19- مقدار گرماي لازم براي تبخير يك كيلوگرم از مايع در دماي ثابت را گرماي نهان ويژه تبخير(LV) مي نامند و يكاي آن ژول بر كيلوگرم(j/kg) است.

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 11:43 بعد از ظهر
20- تغيير دماي اجسام غالباً باعث كاهش چگالي آنها مي شود. زيرا افزايش دما موجب انبساط يا افزايش حجم (V)مي شود و با توجه به رابطه http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image005.gif چون دما تأثيري در جرم جسم(m) ندارد، بزرگ شدن مخرج كسر موجب كاهش چگالي( http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image028.gif ) مي شود.



21- براي سه حالت آب يعني مايع، يخ و بخار داريم:



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image019.gif آب
http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image022.gif يخ
http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image026.gif بخار
http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image030.gif يخ
http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image007.gif آب
(ژول 2/4=يك كالري)



22-انبساط جامدات در اثر گرما به سه صورت مي تواند باشد:


الف) انبساط اجسام نازك و طويل به صورت خطي است ومقدار آن برابر است با:



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image017.gif


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image024.gifضريب انبساط خطي جسم و برابر است با افزايش يك متر از طول جسم به ازاء افزايش يك درجه دماي آن.


ب) انبساط اجسام نازك ورقه اي شكل به صورت سطحي است و مقدار آن برابر است با:


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image034.gif


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image048.gif ضريب انبساط سطحي جسم و برابر است با افزايش يك متر مربع از سطح جسم به ازاء افزايش يك درجه دماي آن.


پ) انبساط غالب اجسام به صورت حجمي بوده و مقدار آن برابر است با :



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image050.gif


http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image036.gifضريب انبساط حجمي جسم و برابر است با افزايش يك متر مكعب از حجم جسم به ازاء افزايش يك درجه دماي آن.


يكاهاي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image024.gif وhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image056.gifو http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image058.gif هر سه بر درجه كلوين (http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image052.gif) يا بر درجه سلسيوس(http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image054.gif) است.


23- انبساط مايعات در اثر گرما از نوع انبساط حجمي است و مقدار آن نيز از رابطه http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image050.gif محاسبه مي شود. در انبساط مايعات بايد انبساط ظرف آن نيز در نظر گرفته شود. در اين صورت خواهيم داشت:



انبساط ظرف+ انبساط ظاهري مايع= انبساط واقعي مايع


انبساط واقعي يك مايع برابر است با افزايش يكاي حجم آن به ازاء يك درجه افزايش دما.


24- بر اساس نيروهاي بين مولكولي، انبساط گازها بيشتر از مايعات و انبساط مايعات بيشتر از جامدات است.


25- تغيير حجم آب نسبت به تغيير دما در دماهاي بين صفر تا 4 سلسيوس غير عادي است. به طوريك از دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image008.gif4 بهhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image008.gif0 به جاي آنكه حجم آب كاهش پيدا كند، افزايش مي يابد و برعكس. به اين ترتيب بيشترين چگالي آب در دماي http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image008.gif4 است. اين خاصيت باعث مي شود كه در زمستان، در بركه ها و درياچه آب گرمhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-10/image008.gif4 به دليل داشتن چگالي بيشتر به پايين رفته و ادامه حيات جانداران آبزي را ممكن سازد.


26- گرما به سه طريق رسانش، همرفتي و تابش منتقل مي شود.


27- در طريق رسانش كه بيشتر جامدات صورت مي گيرد، انرژي گرمايي از طريق افزايش دامنه ارتعاش مولكولها و نيز جابه جايي الكترونهاي آزاد جسم از محلي كه جسم با چشمه گرماتماس دارد به ساير قسمتهاي آن منتقل مي شود.فرآيند رسانش بدون انتقال ماده صورت مي گيرد.


28- آهنگ شارش گرما به طريق رسانش در يك جسم ميله اي شكل برابر است با:



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image060.gif


Q گرماي شارش شده در زمان t و K ثابت رسانندگي جسم، A سطح مقطع ميله،http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image040.gif اختلاف دما بين دو سر ميله و L طول ميله است.



Eتذكر: رابطه بالا را مي توان در مورد اجسام مسطحي مثل شيشه يك پنجره نيز بكار برد. در اين صورت A را مساحت پنجره در نظر گرفته و به جاي L ضخامت پنجره(d) را قرار مي دهيم.



29- در طريق همرفتي ماده اي مثل مايع يا گاز انرژي گرمايي را از چشمه گرما به نقاط ديگر منتقل مي كند. در اين فرآيند شارش مايع يا گاز به علت تغيير چگالي آن صورت مي گيرد.


30 - در فرآيند تابش انرژي گرمايي به صورت نور و يا ساير امواج الكترو مغناطيسي از اجسام گسيل مي شود. تابش در هر دمايي صورت مي گيرد اما در اجسام داغ و ملتهب محسوس تر است. در فرآيند تابش ماده منتقل نمي شود و براي انجام آن نيز نيازي به محيط مادي نيست يعني تابش مي تواند در خلاءنيز انجام گيرد.


31- سطح هاي سياه و تيره بيشتر از سطح هاي سفيد و براق تابش هاي گرمايي را جذب يا گسيل مي كنند.


32- قانونهاي گاز رابطه بين كميتهاي دما(T ) ، حجم(V) و فشار(P) جرم معيني از يك گاز كامل را در حالتهاي مختلف بيان مي كند. هر يك از رابطه هاي فوق را معادله حالت گاز كامل مي نامند.


33- گاز كامل يك گاز فرضي است كه مولكولهاي آن به هم نيرويي وارد نمي كنند.


34- طبق قانون اول گازها كه آن را قانون شارل-گيلوساك نيز مينامند، در فشار ثابت، حجم مقدار معيني از يك گاز بادماي مطلق آن نسبت مستقيم دارد.



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image062.gif


از اين بيان نتيججه مي شود در فشار ثابت، نسبت حجم مقدار معيني گاز به دماي مطلق آن مقداري ثابت است، يعني:



معادله حالت گاز در فشار ثابت مقدار ثابتhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image064.gif


35- طبق قانون دوم گازها كه آن را قانون بويل -ماريوت نيز مي نامند. در دماي ثابت، حجم مقدار معيني از يك گاز با فشار آن نسبت عكس دارد.

http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image066.gif


از اين بيان نتيجه مي شود در دماي ثابت، حاصلضرب فشار و حجم مقدار معيني از يك گاز مقداري ثابت است. يعني:


معادله حالت گاز در دماي ثابت مقدار ثابتhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image068.gif


36- طبق قانون سوم گازها، در حجم ثابت، فشار مقدار معيني از يك گاز با دماي مطلق آن نسبت مستقيم دارد.



http://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image093.gif


از اين بيان نتيجه مي شود در حجم ثابت، نسبت فشار مقدار معيني از يك گاز به دماي مطلق آن مقداري ثابت است، يعني:
معادله گاز در حجم ثابت مقدار ثابتhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image141.gif


37- از يركيب سه معادله قبل در مورد گازها، معادله حالت كلي گازها به صورت زير حاصل مي شود:



معادله كلي گازها مقدار ثابتhttp://www.knowclub.com/physics-book/6/6-11/image025.gif


38- آزمايش ها نشان مي دهند، هر چقدر فشار يك گاز واقعي كمتر باشد، رفتار آن به رفتار گاز كامل نزديكتر مي شود. گازهاي واقعي در دماهاي كمتر از دماي نقطه ميعان ديگر به حالت گاز نيستند و مايع مي شوند.


ويليام تامسون.لرد كلوين 1907-1824، فيزيكدان و مهندس انگليسي، استاد در دانشگاه گلاسكو. سواي اختراع مقياس دمايمطلق، در نظريه گرما سهم هاي زياد ديگري نيز دارد. او نخستين كسي بود كه عامل اتلاف انرژي را كه جزو قانون دوم ترموديناميك است بيان كرد. در مهندسي، كلوين اصلاحات تعيين كننده اي در طرح كابلهاي تلگراف زيردريايي و طرح قطبنماي دريايي انجام داد.

ms_f90
1391,05,22, ساعت : 11:47 بعد از ظهر
ممنون ولی اینا مربوط به سال اول دبیرستان هستن...
بازم مرسی:-118-:

من خواهش کردم که تا اتمام تایپیک پست اضافی نباشه ..... کاش رعایت میکردین ....:-2-38-:

و اما در مورد موردی که بهش اشاره کردین لازم میدونم یه توضیحی بدم و اون ، این که فصل دوم کتاب اول دبیرستان یه بخش هایی از گرما رو توضیح داده و اون بخش ها تو کنکور سوال داره ..... هدف این جزوه این بود که هر دو فصل دوم و ششم از هر دو کتاب رو پوشش بوده ... برای همین هم اول مباحث سال اول رو بهش پرداختم و بعد مباحث سال دوم ...... اگه تا اتمام تایپیک صبر میکردین و تایپیک رو تا اخر دنبال میکردین متوجه این قضیه میشدین .. :-2-40-: