تبلیغات
دانشنامه علوم تجربی - گرما ( فصل چهارم علوم دوم راهنمایی )
 
دانشنامه علوم تجربی
درخت تو گر بار دانش بگیرد به زیر آوری چرخ نیلوفری را
درباره وبلاگ


با عرض سلام
من محمود دره زرشكی دبیر علوم تجربی ناحیه 2 استان یزد هستم وبه شما خوش آمد می گویم . این وبلاگ جهت یادگیری آسان علوم دوره راهنمایی طراحی شده و شامل مطالب علمی و خلاصه درسها و نمونه سوالات مختلف می باشد. امیدوارم برای همه ی كاربران گرامی مفید واقع شود. منتظر انتقادات و پیشنهادات سازنده تان هستیم .

مدیر وبلاگ : محمود دره زرشكی
نظرسنجی
كیفیت مطالب و عملكرد این وبلاگ را چگونه ارزیابی می كنید ؟








گرما:

 صورتی از انرژی است كه در اثر اختلاف دما از جسم گرم به جسم سرد منتفل می شود.
واحدا اندازه گیری گرما ژول (J) است ولی از واحدهای دیگر چون كالری (Cal) و كیلوكالری(Kcal) نیز استفاده می شود.

  

                                برای دیدن ادامه مطلب اینجا كلیك كنید

تعریف كالری:

 مقداری گرمایی است كه به یك گرم از جسم داده می شود تا دمای آن 10C افزایش یابد.


نكته: هر كیلو كالری برابر 1000 كالری است. 1kcal=1000cal
نكته: هر كالری معادل 18/4 ژول می باشد. 


انرژی درونی:

 به مجموعه ی انرژی های ذرات سازنده ی هر ماده انرژی درونی آن ماده می گویند.

 

عوامل موثر بر انرژی درونی:
1- تعداد ذرات سازنده ی هر ماده.

2-    

نكته1: هر چه ذرات سازنده ی یك ماده بیش تر و انرژی هر ذره ی آن زیادتر باشد، انرژی درونی آن ماده بیش تر است.
نكته2: انرژی پتانسیل هر یك از ذرات سازنده ی هر ماده در اثر نیرویی است كه از طرف ذرات اطراف به آن وارد می شود، به وجود می آید.

اثرات گرما:
1- تغییر ماده:

 گرما می تواند دمای اجسام را تغییر دهد یعنی باعث افزایش دمای اجسام می گردد.

2- انبساط و انقباض(تغییر طول، سطح و حجم):

 گرما(غیر از موارد استثنایی) باعث حجم اجسام می شود. یعنی باعث می شود حجم جسم بیش تر شود.

3- تغییر حالت:

 گرما می تواند سبب تغییر حالت اجسام شود.

هریك از تغییر حالت های زیر بر اثر وجود یا عدم وجود گرما در اجسام رخ می دهد:
الف) ذوب: تبدیل جامد به مایع در اثر گرفتن گرما
ب) انجماد: تبدیل مایع به جامد بر اثر از دست دادن گرما
ج) تبخیر: تبدیل مایع به بخار (گاز) در اثر گرفتن گرما
د) میعان: تبدیل گاز به مایع در اثر از دست دادن گرما
ه) تصعید(فرازش): فرازش تبدیل جامد به بخار در اثر گرفتن گرما
و) چگالش (تبرید): تبدیل بخار (گاز) به جامد در اثر از دست دادن گرما

 

4- گرما باعث افزایش سرعت واكنش های شیمیایی می شود.


5- گرما باعث می شود چگالی(جرم حجمی) فلزات تغییر كند.

6- گرما را مستقیما می توان به انرژی الكتریكی تبدیل كرد.


نكته: در انتقال گرما ازجسم گرم به جسم سرد، انرژی درونی جسم گرم كاهش یافته و انرژی درونی جسم سرد افزایش می یابد.

انرژی درونی یك جسم می تواند از راههای زیر افزایش یابد:
1- انجام كار
2- انتقال انرژی گرمایی 
3- به هر دو طریق

دما: دما یك كمیت نسبی و مقایسه ای است كه میزان گرمی و سردی اجسام را نشان می دهد.


نكته: دما را با دستگاهی به نام دماسنج یا ترمومتر اندازه گیری می كنند.
دماسنج ها انواع متفاوتی دارند ولی متداول ترین آن ها دماسنج های جیوه ای و الكلی است كه بر اساس انبساط مایعات (تغییر حجم مایعات) عمل می كند.

 

مقیاس های اندازه گیری دما:
1- دماسنج سلسیوس(سانتی گراد):

 در این دماسنج نقطه ذوب یخ خالص صفر و نقطه ی جوش آب خالص صد انتخاب شده است و فاصله ی بین صفر تا صد به صد قسمت مساوی تقسیم شده است.
نكته:دما بر حسب درجه سانتی گراد را نماد 
Ө (تتا) نشان می دهند.

2- دمای مطلق (كلوین) Tk :

در این دماسنج نقطه ذوب یخ 273 ونقطه جوش آب 373 وفاصله بین این دو عدد به 100 قسمت مساوی تقسیم شده است.

3- فارنهایت (F) :

در این دماسنج نقطه ذوب یخ 32 و نقطه جوش آب 212 انتخاب شده و فاصله ی بین این دو عدد به 180 درجه تقسیم شده است.

4- رئومور (R):

در این دماسنج نقطه ذوب یخ صفر و نقطه جوش آب 80 انتخاب شده و فاصله بین این دو عدد به 80 قسمت تقسیم شده است.

 

رابطه بین دما در دماسنج های متفاوت:
برای تبدیل هر یك از مقیاس های اندازه گیری دما به یكدیگر می توان از رابطه ی مقابل استفاده كرد:


مثال: دماسنج سانتی گراد دمای جسمی را 20 درجه سانتی گراد نشان می دهد. دماسنج فارنهایت دمای همین جسم را چند درجه نشان می دهد؟


برای تبدیل دما برحسب درجه سانتی گراد به مقیاس های دیگر از روابط زیر نیز می توان استفاده كرد:

دمای مطلق T = Ө + ۲۷۳

 فارنهایت F = ۱.۸c + ۳۲

رئومور R = ۰.۸c


گرمای نهان:
هنگام تغییر حالت دمای ماده تغییر نمی كند. در این حالت گرمایی كه جسم می گیرد صرف تغییر حالت آن شده و در جسم ذخیره می شود این گرما را گرمای نهان می نامند. یكای اندازه گیری گرمای نهان ژول بر كیلوگرماست.

گرمای نهان ذوب :

 گرمایی كه یك جسم جامد در نقطه ذوب می گیرد تا درهمان دما از حالت جامد به مایع تبدیل شود.

گرمای نهان انجماد:

 مقدار گرمایی كه مایع در نقطه انجماد از دست می دهد تا در همان دما از مایع به جامد تبدیل شود.

گرمای نهان تبخیر :

 مقدار گرمایی كه یك مایع در نقطه جوش خود می گیرد تا در همان دما به بخار تبدیل شود.

گرمای نهان میعان :

 مقدار گرمایی كه بخار در دمای میعان از دست می دهد تا در همان دما به مایع تبدیل شود.

 

راههای انتقال گرما:

معمولا گرما از جای گرمتر به جای سردتر منتقل می شود. این گرما به سه روش شارش می یابد:
1- رسانش (رسانایی)
2- همرفت (كنوكسیون)
3- تابش

1- رسانش(رسانایی)
اگر سر یك میله فلزی را در كنار یك جسم گرم قرار دهیم، طرف دیگر میله گرم می شود، علت گرم شدن میله آن است كه مولكولهای مجاور چشمه ی گرم، گرم شده و با دامنه ی بیش تری ارتعاش می یابند، در نتیجه هر مولكول به مولكول مجاور خود ضربه زده و دامنه ارتعاش آن را بیش تر می كند، به این ترتیب گرما در داخل جسم منتشر می شود.


نكته: مولكولهای گرم منتقل نمی شوند بلكه انرژی خود را به صورت انرژی جنبشی به مولكولهای سرد مجاور انتقال می دهند به عبارت دیگر در روش رسانایی ماده ثابت است و گرما از مولكولی به مولكولدیگر منتقل می شود.


-انتقال گرما به وسیله مولكولها، اتم ها و الكترون های آزاد یك جسم به مولكولها و اتم های دیگر آن جسم را رسانش گرما می گویند.


نكته: این روش در هر سه حالت جامد،مایع و گاز صورت می گیرد، اما انتقال گرما در جامدات بیش تر صورت می گیرد زیرا هر چه مولكول ها به هم نزدیك تر باشند، گرما با سرعت بیش تری در ماده منتقل می شود.


قابلیت رسانش جامدات به جنس آن ها بستگی دارد. به طوریكه در فلزات رسانش بسیار قوی و سریع است به همین دلیل آن ها را رسانای گرما می نامند ولی موادی مانند شیشه، چوب، پلاستیك گرما را بسیار آهسته منتقل می كنند به همین دلیل آن ها را نارسانا(عایق) می نامند.
در بین فلزات رسانایی نقره، مس، طلا، آلومینیوم بیش تر از بقیه است.
مایعات به خصوص آب معمولا رسانای ضعیف گرما هستند.(جیوه فلز مایع و فلزات مذاب رسانا هستند.)
گازها و از جمله هوا نیز رسانای ضعیف گرما هستند.


توجه: فلزات رسانای خوبی هستند، زیرا در پدیده رسانش وجود الكترون های آزاد بسیار موثر است. فلزات دارای الكترون های آزاد بسیاز زیادی هستند. هنگامی كه به نقطه ای از فلز گرما بدهیم الكترون های آزاد انرژی جنبشی بیش تری به دست می آورند و سریع تر حركت می كنند، الكترون های سریع حامل انرژی، از قسمت های گرم فلز به قسمت های سرد آن پخش می شوند و در برخورد با مولكولهای فلز، انرژی جنبشی خود را به آن منتقل می كنند، با این فرایند انرژی گرمایی به سرعت از قسمت های گرم به قسمت های سرد منتقل می شود.

 

2- همرفت(كنوكسیون)
می خواهیم ظرف آبی را به وسیله چراغی گرم كنیم، اگر شعله به یك قسمت از ظرف آب نزدیك باشد، پس از مدتی مشاهده خواهیم كرد تمام آب به جوش می آید. علت این پدیده آن است كه آب در مكانی كه گرما می گیرد منبسط و سبك می شود و به طرف بالا حركت می كند و آب سرد كه سنگین تر است جای آن را می گیرد. این عمل آن قدر ادامه می یابد تا آنكه همه ی آب گرم شده و سرانجام به جوش می آید.
عملی كه در آن انتقال گرما از راه انتقال مولكول ها صورت می گیرد، همرفتی یا جابه جایی نامیده می شود.
نكته: در مایعات و گازها(سیالات) كه مولكول ها به آسانی می توانند جابه جا شوند، گرما از راه همرفتی منتقل می شود.
وجود جریان های گرم و سرد دریایی و انواع بادها در اثر جریان همرفتی به وجود می آید.
دستگاه آب گرم كن (شوفاژ)، دودكش كارخانه ها، لامپ های گازی بر اساس همین پدیده عمل می كنند.


توجه: در روش انتقال گرما به روش همرفت، خود ماده با جابه جا شدن گرما را منتقل می كند.
نكته: در جریان همرفتی شارش مایع یا گاز بر اثر تغییر چگالی است.

چگالی: چگالی یك ماده جرم یك سانتی متر مكعب از آن ماده است.

چگالی به دو عامل بستگی دارد:
1-
 جرم جسم(m) چگالی با جرم رابطه مستقیم دارد. یكای اندازه گیری جرم Kg (كیلوگرم) یا گرم (g) است.
2- حجم جسم (V) چگالی با حجم جسم رابطه عكس دارد. یكای اندازه گیری حجم متر مكعب  () یا سانتی متر مكعب  است.
چگالی 
ρ از رابطه زیر بدست می آید.


یكای اندازه گیری چگالی :

الف) اگر جرم بر حسب Kg و حجم بر حسب  باشد واحد چگالی  (كیلو گرم بر متر مكعب )است.

ب) اگر جرم برحسب گرم(g) و حجم بر حسب سانتی مترمكعب    است.
برای تبدیل  به   مقدار چگالی را بر 1000 تقسیم می كنیم.
برای تبدیل  به مقدار چگالی را در 1000 ضرب می كنیم.


با توجه به مفهوم چگالی، علت جریان همرفتی را توضیح می دهیم،
وقتی ماده ای گرم می شود، منبسط می شود یعنی فاصله ی بین مولكولهای آن بیش تر شده در نتیجه چگالی آن كاهش می یابد در آن قسمت به طرف بالا حركت می كند. در این هنگام مایعات اطراف جای آن را می گیرند و به تدریج تمام مایع گرم می شود.

شرایط لازم برای ایجاد جریان همرفتی :
1- ماده مایع یا گاز باشد.
2- بین دو نقطه اختلاف دما وجود داشته باشد یعنی قسمتی از آن گرم و قسمتی سرد باشد.
3- قسمت گرم با پایین تر از قسمت سرد باشد.

تابش: در انتقال گرما به روش تابش، نیازی به وجود ماده نیست، در این طریق گرما به صورت نور یا امواج الكترومغناطیسی از چشمه های داغ و ملتهب به اطراف گسیل می شود.
یك دسته از امواج الكترومغناطیسی، پرتوهای فرو سرخ هستند این پرتوها وقتی به جسمی بتابند گرمای زیادی تولید می كنند.
در تابش ماده منتقل نمی شود لذا نیازی به محیط مادی یا مولكولهایی كه انرژی گرمایی را منتقل كنند نیست، یعنی می توانند در خلا نیز انجام گیرد.

چند نكته مهم:
1- 
میزان تابش گرمایی یك جسم بستگی به دمای مطلق جسم و سطح خارجی آن دارد.
2- اجسامی كه پرتوهای گرما را خوب تابش كنند، این پرتوها را به خوبی جذب می كنند.
3- اجسامی كه سطح آن ها به رنگ تیره است یك تابش كننده بسیار خوب و همچنین جذب كننده بسیار خوبی نیز هستند.
4- اجسامی كه سطح آن ها بسیار صیقلی است یك تابش كننده و جذب كننده بسیار ضعیف هستند، این اجسام بازتابنده خوب تابش های گرمایی هستند.

- تابش گرمایی از سطح همه اجسام و در هر دمایی صورت می گیرد و باعث كاهش دمای آن ها می شود.
- تابش گرمایی در سطح همه اشیا جذب شده و باعث افزایش دمای آن ها می شود.

نكته: انتقال گرما به طریق تابش بسیار سریع (با سرعت نور) صورت می گیرد اما در روش های رسانایی و همرفتی بسیار كند است.
سرعت انتقال گرما ازطریق همرفتی < سرعت انتقال گرما ازطریق رسانایی < انتقال سرعت گرما ازطریق تابش


گرم سازی: گرم سازی نیاز به منبع گرما دارد.

منابع گرما در اتاق:
1- بخاری نفتی، گازی، برقی

 این اجسام از دو طریق اتاق را گرم می كنند:
      
الف- ایجاد جریان همرفتی در هوای اتاق
      ب- انتقال گرما از طریق تابش 

2- شوفاژ

 در شوفاژ دو جریان همرفتی به وجود می آید:
      
الف- جریان همرفتی در آب درون لوله های شوفاژ
      ب- جریان همرفتی در هوای اتاق.


منابع انرژی:
1- منابع انرژی تجدید پذیر(تمام نشدنی):

 این انرژی ها تا مدت ها در اختیار ما خواهند بود و این انرژی به زودی تمام نمی شود.
مانند انرژی خورشیدی، انرژی باد، آب های جاری ، انرژی گرمایی درون زمین، انرژی امواج جزر و مد

2- منابع انرژی تجدید ناپذیر (تمام شدنی):

این انرژی ها تنها یك بار قابلیت مصرف دارند و منابع آن ها محدود است و پس از مدتی از بین می روند.
سوخت فسیلی(نفت، گاز، زغال سنگ) و سوخت های هسته ای از این دسته منابع هستند.

با توجه به افزایش روز به روز جمعیت و كاهش روز افزون منابع انرژی و سوخت باید در مصرف انرژی صرفه جویی كنیم.

یكی راههای صرفه جویی، جلوگیری از اتلاف گرما در خانه، مدرسه و اداره هاست.
1- 
پوشاندن درزهای در و پنجره


2- دو لایه كردن شیشه های پنجره


3- قراردادن لایه های عایق گرما در دیوارها وسقف و ...


سرد سازی:

 سردسازی معمولا با استفاده از تبخیر مایعات انجام می گیرد، زیرا هر گاه مایعی بخواهد تبخیر شود، برای تبخیر شدن، مقداری گرما از محیط اطراف خود جذب می كند و این سبب می شود كه دمای محیط اطراف كاهش یابد.
در یخچال ها، سرد خانه ها، كولرهای گازی و آبی نیز تبخیر یك مایع سبب سرد شدن محیط داخل آن می شود.
در یخچال مایعی به نام فریون در داخل لوله هایی كه در قسمت یخ ساز قرار دارد وارد می شود، این مایع گرما را از آن محیط می گیرد و بخار می شود، در نتیجه مواد داخل یخچال سرد می شوند.
بخار فریون از داخل لوله به محیط خارج از یخچال منتقل می شود، در این موقع به وسیله ی موتور الكتریكی یخچال فشرده می شود و گرمای خود را از دست می دهد و دوبار به مایع تبدیل می شود و به درون یخ ساز فرستاده می شود، این عمل آن قدر ادامه می یابد تا داخل یخچال كاملا سرد شود.


كولر گازی نیز مانند یخچال عمل می كنند، قسمت سرد كولر داخل اتاق و قسمت گرم آن ها در هوای بیرون اتاق است. هنگامی كه كولر كار می كند از هوای درون اتاق گرما گرفته و به هوای بیرون اتاق داده می شود بنابر این هوای اتاق چشمه سرد و هوای بیرون چشمه گرم است.

كاروگرما:
یكی از موارد مهم استفاده از گرما، استفاده از آن در صنعت و به حركت در آوردن انواع ماشین هاست. این كار از طریق تبدیل انرژی گرمایی به انرژی مكانیكی انجام می شود.
دستگاهی كه انرژی گرمایی را به انرژی مكانیكی تبدیل می كند، ماشین گرمایی نام دارد.

انواع ماشین های گرمایی:
1- درون سوز 
   الف) توربینی
    ب) پیستونی
        - بنزینی: گاز داغ را بر اثر انفجار تولید می كنند. این گاز خارج نمی شود بلكه یك پیستون را به حركت در می آورد.
       - دیزلی: شبیه موتورهای بنزینی است، در موتورهای دیزلی ابتدا به جای مخلوط سوخت و هوا، تنها هوا وارد سیلندر می شود، در این حالت هوا كاملا متراكم شده و دمای آن بالا می رود. سپس سوخت به داخل آن پاشیده می شود، چون دمای هوا بسیار بالا است برای آتش زدن سوخت نیاز به شمع جرقه زن نیست، در این موتورها، بخشی از گرمای حاصل از انرژی سوخت، همراه دودهای خارجی به محیط داده می شود بنابر این نمی توان در موتورهای دیزلی همه گرمای حاصل از سوخت را به كار تبدیل كرد.

2- برون سوز:

 در این ماشین ها، چون گرما توسط كوره(یعنی بیرون دستگاه) به آب داده می شود این نوع ماشین ها را برون سوز می نامند. ماشین های بخار از این دسته هستند.
ماشین بخار برای اولین بار توسط دانشمندی به نام جیمز وات اختراع شد، در این ماشین، آب در یك مخزن در بسته (شبیه دیگ زودپز) به جوش می آید و مقداری بخار با فشار زیاد تولید می كنند. این بخار از طریق یك لوله به یك استوانه(سیلندر) منتقل می شود و پیستون را به حركت در می آورد وقتی پیستون تا انتهای استوانه به عقب رفت، جهت ورود بخار به استوانه عوض می شود و در جهت مخالف به پیستون فشار می آورد تا به طرف جلو حركت كند.


نكته: موتور همه اتومبیل ها، هواپیماهای ملخ دار، كشتی ها، قطارها و نیروگاههای كوچك درون سوز است.
در موتورهای درون سوز بخشی از انرژی حاصل از سوخت، سبب حركت پیستون می شود، این حركت از طریق دسته و میل لنگ به حركت دورانی تبدیل می شود، با انتقال این حركت دورانی به چرخ های اتومبیل حركت می كند. بخش دیگر انرژی از طریق رادیاتور، موتور را سرد می كند و لوله خروجی (اگزوز) مستقیما به هوا داده می شود.

مراحل مختلف كار ماشین های گرمایی(موتور اتومبیل):
1- مرحله ی مكش: ابتدا مخلوطی از سوخت و هوا از طریق دریچه ی ورودی وارد یك محفظه ی استوانه ای شكل به نام سیلندر می شود. وقتی پیستون به پایین وضعیت خود رسید، این دریچه بسته می شود و مخلوط بنزین و هوا در داخل استوانه حبس می شود.


2- مرحله ی تراكم: پیستون بالا می آید، مخلوط را متراكم می كند و به حجم اولیه می رساند. در این وضعیت، دمای مخلوط بسیار بالا می رود.


3- مرحله آتش گرفتن: هنگامی كه پیستون به بالاترین وضعیت خود رسید شمع اتومبیل جرقه می زند و مخلوط آتش می گیرد دما و فشار آن تا مقدار زیادی بالا می رود، در این مرحله در اثر فشار زیاد، دستگاه منبسط می شود و پیستون را به طرف پایین می راند.


4- مرحله خروج دود: در این مرحله بخشی از دود حاصل از سوخت مخلوط بنزین و هوا از طریق دریچه ی خروج دود كه در این مرحله باز می شود، خارج می گردد و سپس پیستون بالا آمده و بقیه ی دود حاصل از سوختن مخلوط را به بیرون می راند، به این ترتیب مقدار زیادی گرما به هوای بیرون داده می شود.


موتور جت:
موتورهای جت توان فوق العاده زیادی دارند و در هواپیما به كار می روند.
موتور جت پیستون ندارد، این موتورها هوا را می مكند، آن را متراكم می كنند سپس هوا با سوخت مخلوط می گردد.
مخلوط سوخت و هوا در محفظه ی احتراق مشتعل شده و می سوزد و مقدار زیادی گاز (گازهای داغ) با فشار زیاد تولید می كنند.
این گاز از عقب موتور جت خارج می شود و در مسیر خود، چرخ پرده دار بزرگی به نام توربین را كه در سرراه قرار دارد به حركت در می آورد.


موتور موشك:

 موتورهای موشك نوعی موتور جت است.


به بادكنك مقابل توجه كنید:

 اگر شما بادكنك را باد وسپس رها كنید بادكنك در اثر خروج باد از دهانه آن حركت می كند.
هوا در یك جهت از بادكنك خارج می شود و باعث می شود بادكنك در جهت مخالف رانده شود.
موتورهای موشكی و جت نیز به همین ترتیب كار می كنند.
در این موتورها سوخت با اكسیژن مخلوط می شود و در محفظه ی احتراق می سوزد در نتیجه مقدار زیادی گاز داغ با سرعت زیاد از انتهای موشك خارج می شود و باعث حركت موشك در جهت مخالف گازهای داغ به طرف جلو می شود.


موشك ها می توانند اكسیژن مورد نیازشان رابا خود حمل كنند، بنابر این در خارج از جو زمین و در مسافرت های فضایی مورد استفاده قرار می گیرند.






نوع مطلب : آموزش علوم دوم راهنمایی، 
برچسب ها : گرما، دما،
لینک های مرتبط :
دوشنبه 12 دی 1390 08:23 ب.ظ
عالی بود
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر


آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :

کد تقویم

Google

در این وبلاگ
در كل اینترنت