تبلیغات
علم و دانش - گرما و قانون گازها
آموختن علم و دانش بیشتر

گرما و قانون گازها

تاریخ:سه شنبه 8 مرداد 1392-22:38

گرما و قانون گازها

در این فصل به بررسی گرما و آثار آن می پردازیم. همچنین به بررسی گرمای ویژه، تغییر حالت مواد و گرمای نهان ذو ب و تبخیر پرداخته و با راههای انتقال گرما و قانون عمومی گازها آشنا می شویم.



  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 
 



  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.»  



  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.  



  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 

دمای جسم بالا رفته است <== θ2 ≥ θ1 ==> Δθ ≥0 ==> Q ≥0 اگر 

دمای جسم کاهش یافته است <== θ2 ≤ θ1 ==> Δθ ≤0 ==> Q ≤0 اگر 

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
  



  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) + m2c) جسم θ - θ2) = 0) 
 



  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. به نمودار زیر توجه کنید، تغییر حالتهای ماده در آن نشان داده شده است.  

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. 

 



  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.  

  ادامه بخش ششم 
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 
 



  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 = θ1-θ2 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. 
 



  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.  



  قانون گازها

برای مقدار معینی از یک گاز کامل کمیت PV/T یعنی حاصل ضرب فشار گاز در حجم گاز تقسیم بر دمای گاز بر حسب کلوین همواره ثابت است. 

یعنی اگر در یک فرآیند، حجم و فشار و دمای مقدار معینی از یک گاز کامل را از وv1 وp2 و T3به وv2 وp2 وt2 برسانیم داریم: 

P1V1/T1 =P2V2/T2 

دقت کنید دما در این رابطه بر حسب کلوین باشند و یکاهای p و v در دو طرف یکسان باشند.
  



نوع مطلب : دما و گرما(فیزیک) 

داغ کن - کلوب دات کام
لطفا نظر بدهید.() 
как пройти миссию в dying light договор с раисом
چهارشنبه 4 بهمن 1396 10:11
I all the time emailed this web site post page to all my
contacts, as if like to read it next my friends will too.
как создать форму для fifa 16
دوشنبه 2 بهمن 1396 09:59
Greetings! I've been reading your weblog for some time now and finally got the bravery to
go ahead and give you a shout out from Atascocita Tx!
Just wanted to mention keep up the fantastic work!
нюркина песня янка дягилева минусовка
چهارشنبه 1 آذر 1396 08:22
Very nice post. I just stumbled upon your blog and wished to say
that I have really enjoyed surfing around your blog posts.
After all I'll be subscribing to your feed and I hope you
write again soon!
How do you treat Achilles tendonitis?
جمعه 17 شهریور 1396 11:23
Hello, i think that i saw you visited my blog so i came to “return the favor”.I am trying to find
things to improve my website!I suppose its ok to use a few of your
ideas!!
What causes painful Achilles tendon?
پنجشنبه 16 شهریور 1396 05:10
I was able to find good advice from your articles.
elmirabertozzi.hatenablog.com
چهارشنبه 18 مرداد 1396 08:42
Thanks for finally talking about >علم و دانش - گرما و قانون
گازها <Loved it!
geraldmontey.wordpress.com
سه شنبه 10 مرداد 1396 01:21
I must thank you for the efforts you've put in penning this site.
I'm hoping to view the same high-grade content by you in the future as well.
In truth, your creative writing abilities has inspired me to get my
own website now ;)
Eulalia
دوشنبه 25 اردیبهشت 1396 07:24
Hi there, I enjoy reading all of your post. I wanted to write a little comment
to support you.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
نظرات پس از تایید نشان داده خواهند شد.