گام به گام فعالیت 4-11 صفحه 111 درس 4 فیزیک (1) رشته تجربی (دما و گرما)

در فرایندهای تغییر حالت (تغییر فاز) دما تغییر نمی کند، اما انرژی درونی ماده تغییر می کند. در این باره تحقیق کنید.

معمولا این از آن پرسش هایی است که ذهن دانش آموزان را به شدت درگیر می کنند. چرا که در جایی عنوان می شود وقتی به مخلوط آب و یخ گرما می دهیم دماسنج درون ظرف آب و یخ تغییر دمایی نشان نمی دهد و از طرفی گفته می شود که با گرم شدن، انرژی درونی ماده افزایش می یابد. ولی باید توجه کرد این ها دو امکان متفاوت برای افزایش انرژی درونی ماده هستند و با هم تناقضی ندارند و افزایش درونی حتما با افزایش دما همراه نیست. البته در اینجا بحث هایی وجود دارد که به راستی انرژی درونی چیست. بسیاری از کتاب ها در کنار انرژی درونی به انرژی گرمایی می پردازند و بیان می دارند انرژی درونی مجموع انرژی پتانسیل و انرژی گرمایی است. ولی در هر حال باید توجه داشت که بررسی این موضوع بدون توجه به منحنی های انرژی پتانسیل ممکن نیست.

این منحنی ها می توانند نیروهای بین اتمی و بین مولکولی را توضیح دهند. به دلیل افزایش دما، نقطه تعادل در این منحنی ها به سمت راست انتقال می یابد و به دلیل نامتقارن بودن شکل منحنی انرژی پتانسیل، فاصله بین مولکول ها افزایش می یابد. همچنین می توان گفت با افزایش دما از عمق چاه پتانسیل که نمود قدرت پیوند مولکولی است کاسته می شود.

با افزایش دما سرانجام به وضعیتی می رسیم که جدا شدن یک مولکول  H₂Oاز سطح یخ ساده می شود. پس گرما، نه صرف افزایش دمای یخ، بلکه صرف کم شدن قدرت پیوند بین مولکول می شود.

پیش از آنکه گرما صرفجنبش ولکول ها شود باید بتوانند یک مولکول را بکند. (بنابراین اینکه گرما را لزوما معادل انرژی درونی بگیریم نادرست است) پس از این وضعیت است که گرما به جنبش مولکول ها می انجامد.