ورود به بخش کنکور (راهنمايي)

خانه كار و انرژي دما و گرما الکتريسيته ساکن الکتريسيته جاري بازتاب نور  وآيينه ها شكست نور-عدسيها اندازه گيري - بردارها حرکت ديناميک ويژگيهاي ماده و فشار مغناطيس حركت نوساني موج هاي مكانيكي ترموديناميک موج الكترومغناطيس صوت فيزيک اتمي ساختار هسته

 فيزيك 1و آزمايشگاه

دما و گرما

 

صفحه اول ] صفحه2 ] صفحه3 ] صفحه4 ] صفحه5 ] صفحه6 ] صفحه7 ] پاسخ تمرينهاي فصل دوم ] [ صفحه8 ] صفحه9 ] صفحه10 ] صفحه11 ] صفحه12 ] صفحه13 ] صفحه14 ] صفحه15 ] صفحه16 ] صفحه17 ] صفحه18 ] پ تمرين ف ششم فیزیک 2ص1 ] پ تمرين ف ششم فیزیک 2ص2 ] پ تمرين ف ششم فیزیک 2ص3 ] ت تکمیلی ف ششم فیزیک 2ص1 ] ت تکمیلی ف ششم فیزیک 2ص2 ] ت تکمیلی ف ششم فیزیک 2ص3 ] بخش کنکور ] پاسخ به سوالات ]


فهرست مطالب

ساختمان يك دماسنج جيوه اي يا الكلي
 روش مدرج كردن يك دماسنج جيوه اي( يا الكلي)
 گرما چيست؟
رسانش گرما
تعادل گرمايي
رسانا يا عايق گرما
گرماي ويژه
محاسبه گرماي لازم براي تغيير دماي يك جسم
خلاصه فصل دوم
گرماو قانون گازها
تعادل گرمايي
مقياسهاي دماسنجي
ترموكوپل
گرما سنجي
 تغيير حالت( يا تغيير فاز)
دماي گذار
گرماي نهان
نقطه ذوب
تبخير سطحي
نقطه جوش
گرماي نهان تبخير
روشهاي انتقال گرما
معادله حالت
قانون اول گازها
قانون دوم گازها
قانون سوم گازها
خلاصه فصل ششم
پاسخ تمرين هاي فصل ششم
تمرينهاي تكميلي فصل ششم

گرماو قانون گازها

س: گرما چيست؟

ج: 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 .

س: گرما چگونه توليد ميشود؟

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

س: روش اندازه گيري گرما چگونه است ؟

ج: 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.

س: مطالعه آثار گرما در شناخت ماده چه كمكي ميكند؟

ج: 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 .

س: دما چيست؟

ج: 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.

س: انرژي دروني چيست؟

ج: 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.

س: عامل مؤثر در دماي يك جسم چيست؟

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

  س: دما و گرما چه تفاوتي دارند؟

ج: 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.

س: تعادل گرمايي چگونه است؟

ج:  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.

س: اثر گرما بر ماده چگونه است؟

ج:  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.

س: دماسنجي چگونه است؟

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

س: دماسنجي بر چه اساسي صورت مي گيرد؟

ج: 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.

س: نقاط ثابت دماسنجي چيست؟

ج:  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.

س: يك دماسنج چگونه مدرج مي شود؟

ج:  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.

س: مقياسهاي دماسنجي چگونه اند؟

ج: 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؟

ج: 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 و يكاي آن را با علامت نشان مي دهند. مثلاً براي بيان دماي 20 درجه سلسيوس مي نويسيم:                   

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.

فعاليت 6-1: در فصل 1 گفتيم براي آن كه تعريف يك كميت فيزيكي كامل شود، بايد يكاي آن و روش و ابزار اندازه گيري آن مشخص شود.

دما را به عنوان يك كميت فيزيكي تعريف كنيد، يعني براي آن يك روش اندازه گيري بنوسيد، يكاي آن را مشخص كنيد و ابزار اندازه گيري آن را توضيح دهيد.(براي اين كار مي توانيد از كتاب فيزيك(1) و آزمايشگاه و يا هر كتاب فيزيك مناسب ديگري استفاده كنيد). عيبها و مزيتهاي روش اندازه گيري اي را كه معرفي كرده ايد بنويسيد.

جواب: دما كميتي است كه درجه سردي يا گرمي جسم ها را نسبت به هم مشخص مي كند. با توجه به اينكه گرما آثار مختلفي از جمله: انبساط، تغيير رنگ، تغيير مزه، تغيير هدايت الكتريكي و ... بر روي اجسام دارد، هر كدام از اين آثار مي توانند مبنايي براي اندازه گيري دماي آنها باشند. رايجترين مورد براي اندازه گيري دما استفاده از خاصيت انبساط مايعات در اثر افزايش انرژي گرمايي آنهاست كه همانا ساختن دماسنجهاي جيوه اي يا الكلي است.  همانطور كه در فيزيك1 خوانديد، اين دماسنجها از يك لوله شيشه اي باريك سربسته( خالي از هوا) متصل به يكمخزن تشكيل شده اند. مخزن پر از جيوه( يا الكل) است. هنگامي كه دماسنج را با جسمي  گرمتر از خود خود تماس مي دهيم، حجم مايع داخل مخزت بيشتر مي شود، (انبساط مي يابد) و در لوله باريك بالا مي رود و در يك ارتفاع معيني مي ايستد. از اين ارتفاع مي توان براي مقايسه دماي اجسام مختلف با هم و يا با يك دماي اوليه قرار دادي استفاده كرد. زيرا هرچه دما بالاتر باشد، ارتفاع مايع بيشتر و هرچه دما كمتر باشد، ارتفاع مايع نيز كمتر خواهد بود. در اين وسيله دو دماي پاييني و بالايي ثابتي وجود دارد كه معمولاً دماهاي آب در حال ذوب( دماي پاييني با عدد صفر) و دماي بخار آب جوش( دماي بالايي با عدد 100) هستند. فاصله  بين اين دو دما به صد قسمت مساوي تقسيم مي شود و هر قسمت را يك درجه سلسيوس( با علامت ) مي نامند. مزيتهاي مهم اين وسيله آنست كه  براي اندازه گيري دماهاي متوسط مناسب است و به علت  سادگي  و كوچكي  براحتي قابل حمل  بوده و در بسياري از مو قعيتها قابل استفاده مي باشد. معايب  اين  وسيله نيز آنست كه قادر به اندازه گيري دماهاي زياد و ياخيلي كم نيست به عبارت ديگر دامنه اندازه گيري آن محدود است و نيز  به علت شيشه اي بودن لوله و جداره آن با اندك سهل انگاري مي شكند و غير قابل استفاده مي شود.

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

ج: 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.

س: مقياس كلوين( يا مقياس مطلق) چگونه است؟

ج: در اين مقياس نقطه ثابت پايين دماي  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

س: مزيت مقياس كلوين بر مقياس سلسيوس چيست؟

ج: 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(   ) 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.

س: رابطه بين دماهاي كلوين و سلسيوس چگونه است؟

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