درسنامه کامل علوم تجربی چهارم فصل 5 گرما و مادّه

گرما:

صورتی از انواع انرژی گرماست؛ مثلا هنگامی که دستان خود را به هم مالش می دهید، به علت اصطکاک به وجود آمده، انرژی حرکتی دستان شما به انرژی گرمایی تبدیل می شود.

انتقال گرما می تواند به صورت های مختلفی مانند تبخیر آب (بخار شدن آب پس از مدتی که گرما بگیرد) یا ذوب شدن یخ، مشاهده شود.

با استفاده از حس لامسه نمی توان به درستی تشخیص داد که یک جسم چقدر سرد است یا گرم، به همین دلیل از وسیله ای به نام دماسنج استفاده می کنیم.

دما با درجه حرارت معیاری است که معرف میزان سردی و گرمی مواد است .

یکی از واحد های مهم اندازه گیری دما درجه سلسیوس یا سانتی گراد است.

انواع دماسنج:

• دماسنج دیجیتالی
• دماسنج پزشکی
• دماسنج دیواری
• دماسنج نواری

رسانای گرما:

اجسامی که گرما را به خوبی انتقال می دهند، رسانای گرما نامیده می شوند؛ مانند: فلزات مس، طلا و آلومینیوم از بقیه بیشتر است.

نارسانای گرما:

اجسامی که گرما را به خوبی انتقال نمی دهند، نارسانای گرما نامیده می شوند؛ مانند: پلاستیک

انتقال گرما:

انرژی گرمایی از یک نقطه به نقطه ی دیگر و از سه راه همرفت، تابش و رسانش انتقال می یابد:

1- همرفت:

انتقال گرما در روش همرفت، از راه انتقال ذرات صورت می گیرد.

با توجه به این که فقط ذرات مایع و گاز می توانند جا به جا شوند، پس انتقال گرما به روش همرفت فقط در مواد مایع و گاز مشاهده می شود و فلزات جامد نمی توانند به طریق همرفتی انتقال گرما داشته باشند؛

مثلاً: در منازل شوفاژ را در کف و کولر ها را در سقف نصب می کنند تا در زمستان هوا گرم شده (سبک شده) و به طرف بالا برود و هوای سرد که سنگین تر است جای آن را بگیرد و هوا به تعادل برسد و در تابستان هوای گرم که سبک تر است به بالا برود و پس از سر شدن به پایین بیاید.

این روش برای مایعات و گازها استفاده می شود.

2- تابش:

نور و گرما از خورشید با عبور از فضا به زمین می رسد و زمین را گرم می کند.

هر جسم داغ، حتی بدن انسان گرما را به صورت پرتوهای نامرئی از خود خارج می کند که این پرتوها توسط اجسام سردتر جذب می شوند.

برای همین است که وقتی در هوای آزاد مقابل آتش می نشینیم، صورت ما از گرمای تابش شده از آتش گرم و سرخ می شود.

برای انتقال به روش رسانایی و همرفت نیاز به ذرات ریز ماده می باشد در حالی که در انتقال گرما به روش تابش، انرژی گرمایی بدون هیچ ماده ای منتقل می شود.

3- رسانش:

در انتقال گرما به این روش ابتدا قسمتی از ماده گرم می شود. مولکول های آن قسمت جنبش بیشتری پیدا می کنند سپس به مولکول های مجاور برخورد کرده انها را نیز به حرکت در می آورند. این کار در سرتاسر ماده ادامه می یابد تا این که ماده گرم می شود.

روش رسانایی در سه حالت ماده یکسان نیست.

مواد جامد چون فاصله بین مولکول هایشان کمتر است گرما را سریعتر منتقل می کنند.

در مایعات میزان رسانایی از جامدات کمتر است و در گازها که فاصله مولکول ها از همه بیشتر است میزان رسانایی از همه کمتر است.

همه جامدات نیز به یک اندازه رسانایی ندارند فلزات بیشتر و نافلزات کمتر گرما را به این روش منتقل می کنند.

تعادل گرمایی:

هر گاه دو یا چند جسم با دماهای مختلف کنار هم قرار می گیرند، پس از مدتی مشاهده می شود که دمای همه ی آن ها با هم برابر است در این حالت بین اجسام، دیگر گرما جابه جا نمی شود و می گوییم، اجسام در تعادل هستند. این دمای یکسان را دمای تعادل می گویند.

برای رسیدن به دمای تعادل، گرما از جسم گرم تر به جسم سرد تر جا به جا می شود و این کار این قدر ادامه می یابد تا هر دو دمای یکسان برسند. هنگامی که بین دو جسم سرد و گرم تبادل گرمایی صورت می گیرد، جسم گرم تر، خنک شده و دمایش پایین می آید و جسم سردتر، گرم تر شده و دمایش بالا می آید و تا زمانی که دمای هر دو یکسان شود و دو جسم به تعادل گرمایی برسند، انتقال گرما صورت می گیرد .

فلاسک ها را طوری طراحی می کنند که انتقال گرمای کمی داشته باشند، یعنی در واقع این وسیله مانع انتقال گرما از طریق رسانش و همرفتی و تابش به محیط می شود و جسم داغ درون فلاسک تا مدت زمانی طولانی داغ باقی می ماند. لایه ی شیشه ای درون فلاسک به صورت شیشه ی آینه ای است که از انتقال گرما به روش تابش جلوگیری می کند؛ یعنی گرمای جسم داغ را به سمت خودش باز تابش می کند، پس گرما از فلاسک خارج نمی شود. بین جداره ی شیشه ای با جداری خارجی فلاسک سم فضای خالی از هواست که این قسمت از انتقال گرما به طریق رسانایی و همرفتی جلوگیری می کند.