(دما و گرما) قسمت دوم
گرما چیست؟
تعریف: گرما مقدار انرژی است که به دلیل اختلاف دما، بین یک جسم و جسم دیگری که با آن در تماس است، مبادله می شود.
مثلاً اگر جسم داغی را در داخل یک ظرف آب بیاندازیم دمای آب بالا می رود ولی دمای جسم کاهش می یابد. در اینجا انرژی درونی آب افزایش یافته ولی انرژی درونی جسم کاهش پیدا کرده است. یعنی مقداری از انرژی جسم به آب منتقل شده است.
تذکر: 1- در تماس دو جسم و انتقال گرمابین آنها، تغییر انرژی
جسم ها یکی است. یعنی همانقدر که جسم اول انرژی می دهد، جسم دوم به همان اندازه
انرژی به دست می آورد. اما در این مورد تغییر دمای جسم ها لزوماً یکی نیست یعنی
مثلاً اگر دمای جسم گرم در حین تماس
50 کاهش یابد دمای جسم سرد
ممکن است 10 افزایش پیدا
بکند.
2- در انتقال گرما بین دو جسم اختلاف دما بین آن دو مهم است نه اختلاف بین انرژی های درونی آنها. یعنی گرما می تواند از جسمی که دمای بیشتر اما انرژی درونی کمتری دارد به جسمی که دمای کمتر ولی انرژی درونی بیشتری دارد منتقل شود. مثلاً اگر یک میله داغ را وارد آب یک استخر بکنیم با آنکه انرژی درونی آب استخر به دلیل جرم زیاد آن خیلی بیشتر از انرژی درونی میله است، اما گرما از میله به آب استخر منتقل می شود.
رسانش گرما
تعریف: اگر بین دو نقطه از یک جسم، اختلاف دمایی به وجود آید، گرمای درون جسم از بخش با دمای بالاتر به بخش با دمای پایین تر شارش می کند. این نوع شارش یا انتقال گرما را رسانش می گوییم.
مثلاً اگر یک سر میله ای فلزی را بر روی شعله بگیریم، بزودی انرژی گرمایی از طریق مولکولهای میله به انتهای دیگر آن نیز منتقل می شود و آنرا گرم می کند. رسانش گرما معمولاً در جامدات و به خصوص فلزات صورت می گیرد.
تعادل گرمایی
تعریف: دو جسم را هنگامی با یکدیگر در تعادل گرمایی نی گویند که در حال تماس کامل دمای آنها تغییری نکند.
مثلاً هنگامی که جسم داغ را در داخل یک ظرف آب می اندازیم بعد از مدتی انتقال گرما از جسم به آب قطع می شود و دیگر دمای جسم و آب تغییر نمی کند. در این حالت جسم و آب در حال تعادل گرمایی قرار دارند.
دمای تعادل
تعریف: دمایی که دو جسم در حال تعادل گرمایی پیدا می کنند، دمای تعادل آنها نامیده می شود.
مثلاً در مثال
جسم داغ و ظرف آب فرض کنیم، دمای جسم قبل از قرار گرفتن در آب
150 و دمای آب
20 باشد. اگر بعد از مدتی
که به تعادل گرمایی رسیدند دمای هر دو
28 بشود، این دما را دمای
تعادل می نامند.
رسانا یا عایق گرما
رسانش گرما توسط جامدات مختلف یکسان نیست. جامداتی که رسانش گرما را به خوبی انجام می دهند، رسانای گرما نامیده می شوند. فلزات رسانای خوب گرما هستند. جامدات یا موادی را که رسانش گرما را بخوبی انجام نمی دهند، عایق گرما می نامند. موادی مثل شیشه، چوب، پلاستیک عایق های خوب گرما هستند. و مایعات و گازها ( مثل آب و هوا) نیز عایق گرما به حساب می آیند.
س: آهنگ اتلاف انرژی از یک دیوار یا پنجره چگونه محاسبه می شود؟
ج: برای محاسبه انرژی تلف شده از طریق یک دیوار بخصوص در یک بازه زمانی معین، ابتدا مقدار کمیت فوق را برای مصالحی که دیوار از آن ساخته شده است از جدول مربوطه به دست می آوریم. سپس آن را در مساحت دیوار و در بازه زمانی مورد نظر و در اختلاف دمای بین هوای دو طرف دیوار ضرب می کنیم.
س: هوا از نظر خاصیت رسانایی گرما چگونه است؟
ج: همانطور که گفته شد، گازها و از جمله هوا رسانای بسیار ضعیف گرما بوده و بنابراین عایقهای مناسبی برای آن می باشند. مثلاً علت گرم نگهداشتن لباس های ضخیم در زمستان آن است که این لباس ها لایه هایی از هوا را بین تارها و منفذهای خود نگه می دارند و با عایقبندی بدن، مانع از انتشار گرمای بدن به محیط سرد می شوند. پرندگان نیز به این ترتیب، در زمستان با محبوس کردن هوا بین پرهایشان خود را گرم نگه می دارند.
