گرما
هنگامی که دو جسم با دماهای متفاوت در تماس با یکدیگر قرار گیرند انرژی از
جسم گرمتر به جسم سرد تر میرود به انرژی که در این شرایط منتقل می شود
انرژی گرمایی می گویند
الف - گرما و حرکت مولکولی
میدانید که ماده از مولکولها تشکیل شده است این مولکولها ساکن نیستند بلکه دائما در حال
حرکت هستند نوع حرکت آنها بستگی به حالت ماده دارد یکی از اثرهای گرما بر ماده
این است که حرکت آنها را سرعتر می کند و فاصله مولکول ها را افزایش می دهد در
نتیجه موجب افزایش طول سطح و حجم جامدات و حجم مایعات و گازها می شود
ب - گرما وانرژی درونی
مولکولهای اجسام چون در حرکتند دارای انرژی جنبشی میباشند و چون بین آنها نیروهای
پیوستگی وجود دارد به سبب وضع و حالت خود دارای انرژی پتانسیل نیز هستند
هنگامیکه ماده ای را گرم می کنیم انرژیهای جنبشی و پتانسیل مولکولها هردو افزایش
می یابد مجموع انرژیهای جنبشی وپتانسیل تمام ملکولهای یک ماده را انرژی درونی یا
گرمایی آن ماده مینامند
دما
دما کمیتی است نسبی و مقایسه ای و حالت جسم را نشان می دهد به عبارت دیگر درجه
گرمی جسم را نشان می دهد نه انرژی گرمایی آن را
دماسنجها
دماسنج وسیله اندازه گیری دمای اجسام است که بر اساس انبساط اجسام کار می کنند
مدرج کردن دماسنجها
برای مدرج کردن دماسنجها از دو نقطه ثابت در طبیعت استفاده می شود یکی نقطه پایینی
که معمولا نقطه ذوب یخ یا نقطه انجماد آب خالص در فشار یک اتمسفر بوده و دومی نقطه
بالایی که نقطه جوش آب خالص در فشار یک اتمسفر می باشد
الف - سلسیوس یا سانتیگراد
در این دماسنج نقطه ذوب یخ صفر درجه و نقطه جوش آب صد انتخاب شده است و
فاصله بین صفر وصد به صد قسمت مساوی تقسیم شده است
ب - فارنهایت
نقطه ذوب یخ 32 و نقطه جوش آب 212 انتخاب شده است و فاصله بین به 180 قسمت
مساوی تقسیم شده است
ج - کلوین یا مطلق
نقطه ذوب یخ 273 و نقطه جوش آب 373 و فاصله بین به 100 قسمت مساوی تقسیم
شده است
د - رئومر
نقطه ذوب یخ صفر و نقطه جوش آب 80 درجه و فاصله بین به 80 قسمت مساوی تقسیم
شده است
رابطه دماها در دماسنجهای مختلف
اگر دماسنج سلسیوس دمای جسمی راC ، فارنهایت همان دما را F ، کلوین آن را T
و رئومر R نشان دهد رابطه بین آنها به صورت زیر است
فشار
فشار بزرگی نیرویی است که به طور مودی بر واحد سطح اثر می کند
صفر مطلق
پایین ترین دمای ممکن است که صفر مطلق می نامند در این دما حرکت
مولکولها کاملا متوقف است و انرژی درونی ماده به کمترین مقدار ممکن می رسد رابطه
بین دما کلوین و سلسیوس با توجه به فرمولهای قبل به صورت زیر است
انبساط جامدات
گرما موجب افزایش فاصله مولکولها یا انبساط اجسام می شود که در جامدات افزایش دما
موجب انبساط طولی - سطحی و حجمی می شود و در سیالات باعث افزایش حجم می شود
انبساط طولی جامدات
اگر طول جسمی در دمای برابر در دمای برابر باشد رابطه بین آنها به
صورت زیر می باشد
تعریف ضریب انبساط طولی
اندازه انبساط واحد طول جامد را وقتی دمای آن یک درجه افزایش می یابد ضریب
انبساط طولی می نامند که با واحد بیان می شود
با توجه به فرمول فوق میزان افزایش طول از رابطه و افزایش طول نسبی
از رابطه به دست می آید
انبساط سطحی جامدات
سطح جامدات نیز بر اثر تغییردما تغییر می کند روابط محاسبه مانند انبساط طولی
می باشد
=مساحت جدید
=مساحت اولیه
تغییر دما
=تغییرات مساحت
= ضریب انبساط سطحی
ضریب انبساط سطحی
افزایش واحد سطح جسم وقتیکه دمای یک جسم یک درجه افزایش می یابد . برای هر
جسم رابطه تقریبیبرقرار است
انبساط حجمی جامدات
حجم جامدات نیز بر اثر تغییر دما تغییر می کند
=حجم جدید
=حجم اولیه
=ضریب انبساط حجمی جامد
=تغییرات حجم
انبسا ط مایعات
مایعات نیز بر اثر افزایش دما منبسط می شود
مشخصه های گازها
برای یک گاز فشار P وحجم V و دما T و مقدار یا تعداد ملکول گرم ها را مشخصه های
ترمودینامیکی گاز می نامند
تحول یک گاز
تحول یک گاز یعنی تغییر مشخصه های گاز
الف - تحول مقدار معینی از گاز در دمای ثابت - فرآیند هم دما
حاصلضرب فشار در حجم معینی از یک گاز در دمای ثابت مقداریست ثابت
مقدار ثابت
سطح محصور در نمودار فشار -حجم (P-V ) در هر تحول برابر است با کار انجام شده
توسط گاز که اگر تحول در جهت افزایش حجم باشد گاز کار مثبت انجام می دهد و اگر در
جهت کاهش حجم باشد گاز کار منفی انجام می دهد
تحول مقدار معینی از گاز در فشار ثابت- فرآیند هم فشار
در فشار ثابت حجم مقدار معینی از گاز با دمای مطلق گاز نسبت مستقیم دارد
مقدار ثابت
ضریب انبساط حجمی در فشار ثابت
در فشار ثابت اگر دمای گاز ضفر درجه ای را 1 درجه افزایش دهیم به حجم گاز به اندازه
حجم اولیه افزوده می شود که را ضریب انبساط حجمی در فشار ثابت
مینامند که برای کلیه گازهای کامل مقداریست ثابت
نمودار تغییرات حجم بر حسب دما در فشار ثابت
اگر حجم گاز در صفر درجه سلسیوس و در درجه بنامیم می توان نوشت
که مانند تابع خط راستی است با ضریب زاویه
تحول در مقدار معین از گاز در حجم ثابت - فرآیند هم حجم
در حجم ثابت فشار گاز با دمای مطلق گاز نسبت مستقیم دارد
مقدار ثابت
فرمول کلی گازها
برای یک گاز کامل رابطه زیر برقرار است
=فشار بر حسب پاسکال
=حجم بر حسب متر مکعب
بر حسب جرم گاز و جرم مولکولی
=دما بر حسب کلوین
تحول گاز در حالت کلی
برای دو حالت مختلف گاز می توان نوشت
گرماسنجی و واحد های گرما
گرما شکلی از انرژی است که بر خلاف دما از مکانی با دمای بالاتر به مکانی با دمای
کمتر منتقل می یابد
علم اندازه گیری گرما را گرماسنجی یا کالریمتری مینامند واحد گرما همان واحد کار یا
انرژی یعنی ژول و کیلو ژول است
تعریف کالری
مقدار گرمایی است که لازم است تا دمای 1 گرم آب را 1 درجه سانتیگراد بالا می برد
ظرفیت گرمایی
اندازه گرمایی است که لازم است تا دمای جسمی را 1 درجه سانتی گراد بالا می برد و با
واحد های سنجیده میشود
ظرفیت گرمایی ویژه
اندازه گرمایی است که لازم است تا دمای واحد جرم از هر جسم را 1 درجه سانتی گراد
بالا برد
اندازه گرما
اگر جسمی بجرم m را حرارت دهیم تا دمای آن از به برسد مقدار گرمایی که می
گیرد از رابطه زیر به دست می آید