9- به يك جسم جامد 5/0 كيلوگرمي توسط يك گرمكن 100
واتي گرما مي دهيم. منحني تغييرات دماي اين جسم با زمان به صورت شكل مقابل است.
الف- چه زماني طول مي كشد تا اين جامد به نقطه ذوب
خود برسد؟
ب- با استفاده از نمودار، گرماي ويژه جامد و گرماي
نهان ويژه ذوب آن را محاسبه كنيد.
جواب: الف) از روي نمودار معلوم مي شود
دماي نقطه ذوب جسم برابر
 80
است. زيرا در اين دما براي مدتي دماي جسم ثابت مانده است. يعني در اين دما جسم
شروع به ذوب كرده است.( توجه كنيد هنگام تغيير فاز دماي ماده تغيير نمي كند). اين
دما متناظر با زمان 300 ثانيه است. پس زماني كه طول مي كشد تا اين جسم به نقطه ذوب
خود برسد، برابر دقيقه t=300s=5 است.
ب) از روي نمودار تا زمان 300s
كه جسم هنوز جامد است خواهيم داشت:
جسم از زمان 300 تا 1050 ثانيه در حال ذوب بوده
است. لذا براي گرماي نهان ويژه ذوب خواهيم داشت:
10- گرمكني در هر ثانيه 200 ژول انرژي فراهم مي
كند. چه مدت زمان طول مي كشد تا اين گرمكن 1/0 كيلوگرم آب
100
را به بخار آب
100
تبديل كند؟ اين گرمكن در همين مدت زماني چه مقدار يخ10
را به آب0
تبديل مي كند؟
جواب: الف) توان گرمكن 200وات است. با
استفاده از جدول هاي (6-2) و (6-3) خواهيم داشت:
ب)
11- يك گرمكن كه با آهنگ ثابت 500وات انرژي توليد
مي كند، به طور كامل در يك قطعه يخ بزرگ با دماي
0
گذاشته شده است. در مدت 1320 ثانيه، 2كيلوگرم آب با دماي0
توليد مي شود. گرماي نهان ويژه ذوب يخ را حساب كنيد.
جواب: مقدار گرماي توليد شده توسط گرمكن در
مدت فوق برابر است با:
چون دماي يخ و آب توليد شده توسط ذوب آب يكي است،
پس گرماي Q فقط صرف تغيير حالت يخ شده است. نتيجه مي
شود:
12- يك گرمكن50واتي غوطه ور در آب به طور كامل در
100گرم آب درون يك گرماسنج قرار داده مي شود.
الف) اين گرمكن در مدت يك دقيقه دماي آب و گرماسنج
را از
20
به 25
ميرساند؟ ظرفيت گرمايي گرماسنج را حساب كنيد.
ب- چه مدت طول مي كشد تا دماي آب درون
گرماسنج از
25
به نقطه جوش (100)
برسد؟
پ- چه مدت طول مي كشد تا 20 گرم آب درون اين
گرماسنج به بخار تبديل شود؟
جواب: الف) اگر ظرفيت گرمايي گرماسنج ( يعني
mc) آنرا با A نشان دهيم
خواهيم داشت:
ب)
پ)
اين زمان را از موقعي حساب كرديم كه آب درون
گرماسنج در مرحله(ب) به نقطه جوش خود رسيده باشد.
13- با استفاده از مقدارهاي ضريب انبساط طولي در
جدول(6-4)، انبساط تيرآهني با طول اوليه 25 متر، در اثر افزايش دماي10-
تا 30
را حساب كنيد.
جواب:
14- با استفاده از جدول(6-4) حساب كنيد كه چه
مقدار افزايش دما باعث مي شود كه طول يك خط كش 5/0 متري برنجي 1/1 ميلي متر افزايش
يابد.
جواب:
15- در روزي كه دما
0
است براي پنجره اي، شيشه اي به طول6m انداخته شد. براي
پيش بيني انبساط شيشه، فاصله كوچكي به اندازه 35/1 ميليمتر بين شيشه و چارچوب منظور
شد. روزي كه دما25
است مشاهده مي شود كه اين فاصله ازبين رفته است. با چشم پوشي از انبساط چارچوب
پنجره، ضريب انبساط شيشه را حساب كنيد.
جواب:
16- از شيشه پنجره اي به عرض 2 متر و ارتفاع 1 متر
و ضخامت 4mm :
الف- در يك روز زمستاني كه دماي بيرون
0
و دماي درون اتاق
20
است چه مقدار گرما در هر ثانيه به خارج نشت مي كند؟
ب- چه مقدار انرژي در طول يك روز به اين ترتيب تلف
مي شود؟
پ- اگر در طول سال دماي داخل اتاق به طور متوسط
8
بالاتر از دماي بيرون باشد، چه مقدار انرژي توسط رسانش از همين پنجره تلف مي شود؟
جواب:الف) اتلاف انرژي از پنجره با مساحت
آن( A ) ، زمان عبور انرژي يا گرما(t)
و اختلاف دماي بين دو طرف پنجره( )
نسبت مستقيم و با ضخامت آن(d) نسبت وارون دارد. يعني:
با توجه به جدول(6-6) خواهيم داشت:
ب) زمان را يك شبانه روز
يعني 24 ساعت در نظر مي گيريم. خواهيم داشت:
پ) يكسال بر حسب ثانيه برابر است با:
| 
