• مشکی
  • سفید
  • سبز
  • آبی
  • قرمز
  • نارنجی
  • بنفش
  • طلایی
انجمن ها > انجمن دانش آموزی > صفحه اول بحث
لطفا در سایت شناسائی شوید!
دانش آموزی (بازدید: 6341)
دوشنبه 10/3/1389 - 16:18 -0 تشکر 203075
*گرما و قانون گازها*

بسم الله الرحمن الرحیم

با سلام و عرض خسته نباشید خدمت دانش آموزان گرامی

امروز میخواهیم در رابطه با یكی از مهم ترین فصل های فیزیك 2اطلاعات مفیدی در اختیار شما قرار دهیم.

این فصل مهم،فصلی نیست جز فصل ششم(گرما و قانون گازها)

دوستان توجه داشته باشید كه در سوالات كنكور فیزیك همیشه چند تا سوال از این فصل داده شده.

پس یادگیری و مرور دوباره آن خالی از لطف نیست و میتواند به شما كمك كند.

در ضمن چند تا سوال تشریحی (مفهومی و مسئله)نیز آماده شده كه در آخر آموزش برایتان در همین بحث قرار میدهیم.

تا آخر بحث همراه ما باشید.

یا حق.

دوشنبه 10/3/1389 - 16:21 - 0 تشکر 203078

دما

دما معیاری است که میزان سردی و گرمی جسمها را مشخص می کند. یکای دما درجه سیلسیوس است که با  ْ C  نشان داده می شود. دما برحسب درجه سیلسیوس را معمولاً با θ نمایش می دهند. اما یکای دما در SI  درجه کلوین است که با K  نشان داده می شود. دما بر حسب کلوین را معمولاً با T  نشان می دهند. بین K   وْ C  رابطه زیر برقرار است:

T (K) = θ(C ْ) + 273

دوشنبه 10/3/1389 - 16:22 - 0 تشکر 203079

تعبیر مولکولی دما

انرژی درونی هر جسم، مجموع انرژیهای مولکولهای تشکیل دهنده آن است. افزایش انرژی درونی هر جسم غالباً به صورت افزایش دمای آن جسم ظاهر می شود پس «دمای هر جسم متناسب است با انرژی جنبشی متوسط مولکولهای سازنده آن.»

دوشنبه 10/3/1389 - 16:23 - 0 تشکر 203080

گرما و تعادل گرمایی

می دانید که گرما مقداری انرژی است که به دلیل اختلاف دما بین یک جسم و جسم دیگری که با آن در تماس است مبادله می شود. با توجه به قانون پایستگی انرژی، مقداری انرژی که جسم با دمای بالاتر از دست می دهد برابر است با مقدار انرژی که جسم با دمای پایینتر دریافت می کند. این مبادله تا زمانی که دمای دو جسم یکی شود ادامه می یابد: زمانی که دو جسم هم دما شدند دیگر انرژی ای مبادله نمی شود، در این حالت دو جسم با هم در تعادل گرمایی و دمای مشترک را «دمای تعادل» می نامند.

دوشنبه 10/3/1389 - 16:24 - 0 تشکر 203081

گرمای ویژه

گرمای ویژه هر جسم مقدار گرمایی است که باید یک کیلوگرم از آن جسم داده شود تا دمای آن یک درجه سیلسیوس (یا یک کلوین) افزایش یابد. گرمای ویژه با c نمایش داده می شود و یکای آن ْ J/gc می باشد.

 به این ترتیب گرمای (Q) لازم برای ایجاد تغییر θ Δ برای جسم  به جرم m و ظرفیت گرمایی ویژه C از رابطه زیر به دست می آید:

Q =mc  Δ θ = mc(θ2 –θ1)

اگرθ2 ≥ θ1  Þ  Δθ ≥0 Þ  Q ≥0 Þ  دمای جسم بالا رفته است

اگرθ2 ≤ θ1  Þ  Δθ ≤0 Þ  Q ≤0 Þ  دمای جسم کاهش یافته است

برای محاسبه دمای تعادل دو یا چند جسم با گرمای ویژه C1 C2 C3 و ... و جرمهای m1 m2 m3  و ... با دماهای اولیه 1θ   2θ  3θ و ... که در تماس کامل با هم قرار گرفته اند می توانیم می توانیم حاصل جمع گرماهایی را که با هم مبادله کرده اند مساوی صفر قرار دهیم.

Q1+Q2+Q3 +… = 0

M1c1( θ- θ1)+ m2c2 (θ-θ2) + m3c3(θ  - θ3)+… = 0

دوشنبه 10/3/1389 - 16:25 - 0 تشکر 203083

گرما سنجی

گرماسنج از یک فلاسک یا ظرفی که به خوبی عایق بندی شده و یک همزن و یک دماسنج تشکیل شده است. درون گرماسنج آب می ریزند و وقتی دمای فلاسک و همزن و آب یکی شد دما را می خوانند آنگاه جسم مورد نظر را درون فلاسک می اندازند تا به تعادل گرمایی برسد و دمای تعادل را می خوانند. گرماسنج، خود دارای ظرفیت گرمایی است که مربوط فلاسک و همزن و دماسنج است MCF+M’CM+M’’CT = A  ظرفیت گرمایی گرماسنج با داشتن ظرفیت گرمایی ویژه گرماسنج، می توان گرمای ویژه یک جسم را به کمک گرما سنج تعیین کرد.

A(θ – θ1)+ m1c آب (θ – θ1) + m2 c جسم (θ - θ2) = 0

دوشنبه 10/3/1389 - 16:26 - 0 تشکر 203084

حالتهای ماده

گفتیم که ماده به سه حالت جامد، مایع و گاز یافت می شود. گذار ماده از یک حالت (فاز) به حالت (فاز) دیگر را تغییر حالت (تغییر فاز) گویند تغییر حالتها معمولاً با گرفتن یا از دست دادن گرما همراهند.  

ذوب و تبخیز و تصعید گرماگیر هستند. انجماد و میعان و چالش گرماده هستند.

- گرمای نهان ذوب: اگر به جسم جامدی که به دمای ذوب رسیده گرما بدهیم، شروع به ذوب شدن می کند. این گرما سبب تغییر دمای جسم نمی شود بلکه صدف تغییر حالت جسم می شود. از این رو به این گرما، گرمای نهان ذوب گویند.

- گرمای نهان ویژه ذوب (Lf): مقدار گرمایی است که باید به یک کیلوگرم جسم جامد در نقطه ذوب داده شود تا به مایع در همان دما تبدیل شود.

گرمای نهان ذوب Q = mlf

- گرمای نهان ویژه انجماد: فرآیند انجماد عکس فرآیند ذوب است. هر جسم به هنگام انجماد همانقدر گرما از دست می دهد که به هنگام ذوب می گیرد.

گرمای نهان انجماد  Q =-  mlf

- گرمای نهان ویژه تبخیر(Lv): برابر مقدار گرمایی است که باید به یک کیلوگرم مایع در دمای نقطه جوش داده شود تا به بخار در همان دما تبدیل شود.

گرمای نهان تبخیر Q = mlv

- گرمای نهان ویژه میعان: فرآیند میعان عکس فرآیند تبخیر است. گرمای نهان میعان،منفی گرمای نهان تبخیر است.

گرمای نهان میعان Q =  - mlv

در SI یکای گرمای نهان J/kg  می باشد.

دوشنبه 10/3/1389 - 16:27 - 0 تشکر 203085

تبخیر سطحی

به گریز مولکولهای مایع از سطح مایع، تبخیر سطحی می گویند. در اثر تبخیر سطحی انرژی درونی مایع کاهش می یابد و در نتیجه دمایش هم کاهش می یابد. آهنگ تبخیر سطحی به عواملی چون دما و مساحت سطح مایع بستگی دارد.

اثر تغییر دما بر طول و حجم جسمها

اکثر اجسام در اثر افزایش دما، منبسط می شوند. این انبساط به صورتهای زیر است:

1 – انبساط جامدها:

الف) طولی

ب) سطحی

ج) حجمی

2 – انبساط مایعها

3 – انبساط گازها (قانون گازها)

 1 – انبساط جامدها

الف) انبساط طولی جامدها: افزایش دما باعث افزایش طول جامدها می شود. انبساط طولی اجسام مختلف با هم متفاوت است و برای نشان دادن این تفاوت از کمیت ضریب انبساط طولی استفاده می شود.

ضریب انبساط طولی (آلفا) عبارتست از افزایش طول واحد طول از یک جسم جامد وقتی که دمای آن یک درجه کلوین (یا سانتی گراد) بالا رود.

الفا α =  ΔL/L1ΔT

یکای ضریب انبساط طولی 1/K  یا 1/C° می باشد.

اگر جسمی به طول L به اندازه TΔ گرم شود، مقدار افزایش طول آن از رابطه زیر به دست می آید:

ΔL = α L1 Δ T

ب) انبساط سطحی جامدها: افزایش دما باعث افزایش سطح جامدها نیز می شود.

 ضریب انبساط سطحی (2α) عبارت است از افزایش مساحت واحد سطح یک جسم جامد وقتی که دمای آن یک درجه کلوین (یا سانتی گراد) بالا رود و مقدار آن حدود 2 برابر ضریب انبساط طولی می باشد.)

2 آلفا= ΔA/A1 ΔT 

یکای ضریب انبساط سطحی نیز 1/K  یا  1/C°می باشد.

اگر جسمی به مساحت A1 به اندازه ΔT گرم شود، مقدار افزایش سطح آن از رابطه زیر به دست می آید:

Δ A = 2 α A1 Δ T

ج) انبساط حجمی جامدها: برای انبساط حجمی هم ضریب انبساط حجمی را تعریف می کنیم.

ضریب انبساط حجمی (3 α آلفا) عبارت است از افزایش حجیم واحد حجیم ماده به ازای افزایش دمای یک کلوین.

ضریب انبساط حجمی را معمولاً با بتا نمایش می دهند و مقدار آن حدوداً سه برابر ضریب انبساط طولی است (β بتا= 3α )

β = ΔV/V1ΔT

ΔV = βV ΔT

2 – انبساط مایعها: مایعها هم با افزایش دما انبساط می یابند. برای مایعها هم ضریب انبساط حجمی تعریف می شود. انبساط مایعها اساس کار دماسنجهای جیوه ای و الکلی را تشکیل می دهد.

دوشنبه 10/3/1389 - 16:28 - 0 تشکر 203086

تغییرات چگالی با دما

با توجه به اینکه افزایش دما، حجم جسم را افزایش می دهد می توان گفت افزایش دما چگالی را کاهش می دهد. زیرا چگالی با حجم رابطه وارون دارند.

 ℓ = m/v

انبساط غیر عادی آب

حجم بیشتر مایعها با کاهش دما، کاهش می یابد ولی آب رفتاری متفاوت دارد. به این صورت که از ْC4  تا ْC0آب افزایش حجم پیدا می کند.

انتقال گرما

دیدیم که اختلاف دما باعث شارش گرما از جسم با دمای بالاتر به جسم با دمای پایین تر می شود. این شارش گرما به سه صورت انجام می شود:

1 – رسانش

2 – همرفتی

3 – تابش

دوشنبه 10/3/1389 - 16:29 - 0 تشکر 203087

رسانش

از قبل با مواد رسانا و نارسانای گرما آشنا هستید. رساناهای خوب گرما را بهتر و سریعتر انتقال می دهند. برای محاسبه آهنگ شارش گرما در یک ماده میله ای به طول  Lو سطح مقطع A  انتخاب می کنیم و در دو سر آن اختلاف دما ایجاد می کنیم. دمای یک سر میله را 2θ (دمای بالاتر) و دمای سردیگر 1θ (دمای پایین تر) فرض کنید.

آهنگ شارش گرما به عوامل زیر بستگی دارد:

1 – اختلاف دما: Δθ = θ12 هر چه اختلاف دما بیشتر باشد گرما با آهنگ بیشتری شارش می کند.

2 – طول میله: هر چه طول میله بیشتر باشد، گرما کندتر شارش می شود.

3 – سطح مقطع میله: هر چه سطح مقطع میله بیشتر باشد، آهنگ شارش گرما بیشتر می شود.

 در نتیجه Q  یعنی گرمایی که در t  ثانیه در یک میله شارش می کند برابر است با:

Q = K AtΔθ/L

ثابت تناسب K  رسانندگی گرمایی نام دارد.

یکای رسانندگی گرمایی J/smk یا  w/mk  می باشد.

دوشنبه 10/3/1389 - 16:29 - 0 تشکر 203088

همرفتی

این شویه انتقال گرما بیشتر مربوط به مایعها و گازها است. اگر به یک نقطه درون مایعی گرما بدهیم، آن نقطه گرم می شود و چگالی در آن نقطه کاهش می یابد. کم شدن چگالی در آن نقطه باعث می شود که مایع گرم شده بالا برود و جای آن را مایع سردتر بگیرد. به این ترتیب اگر گرما دادن ادامه پیدا کند، مایع مرتباً جابه جا می شود و گرما را به قسمتهای دیگر مایع انتقال می دهد. به این شیوه انتقال گرما همرفی می گویند. جریان همرفتی در گازها (مثل هوا) هم وجود دارد.

تابش

همه اجسام در حال تابش از سطح خود هستند. در نتیجه همه اجسام تابش جسمهای دیگر را که در اطراف آنها قرار دارند دریافت می کنند. از این تابش بخشی را جذب می کنند (که باعث بالا رفتن دمای آنها می شود) و بخشی را باز می تابانند، سرعت انتقال گرما از طریق تابش بسیار زیاد است.

برو به انجمن
انجمن فعال در هفته گذشته
مدیر فعال در هفته گذشته
آخرین مطالب
  • آلبوم تصاویر بازدید از کلیسای جلفای...
    آلبوم تصاویر بازدید اعضای انجمن نصف جهان از کلیسای جلفای اصفهان.
  • بازدید از زیباترین کلیسای جلفای اصفهان
    جمعی از کاربران انجمن نصف جهان، در روز 27 مردادماه با همکاری دفتر تبیان اصفهان، بازدیدی را از کلیسای وانک، به عمل آورده‌اند. این کلیسا، یکی از کلیساهای تاریخی اصفهان به شمار می‌رود.
  • اعضای انجمن در خانه شهید بهشتی
    خانه پدری آیت الله دکتر بهشتی در اصفهان، امروزه به نام موزه و خانه فرهنگ شهید نام‌گذاری شده است. اعضای انجمن نصف جهان، در بازدید دیگر خود، قدم به خانه شهید بهشتی گذاشته‌اند.
  • اطلاعیه برندگان جشنواره انجمن‌ها
    پس از دو ماه رقابت فشرده بین کاربران فعال انجمن‌ها، جشنواره تابستان 92 با برگزاری 5 مسابقه متنوع در تاریخ 15 مهرماه به پایان رسید و هم‌اینک، زمان اعلام برندگان نهایی این مسابقات فرارسیده است.
  • نصف جهانی‌ها در مقبره علامه مجلسی
    اعضای انجمن نصف جهان، در یك گردهمایی دیگر، از آرامگاه علامه مجلسی و میدان احیا شده‌ی امام علی (ع) اصفهان، بازدیدی را به عمل آوردند.
  • وبگردی