رابطه رسانش (كمی كردن رسانش)
اكنون نوبت آن است كه عوامل مؤثر بر میزان گرمای عبوری از جسم را بررسی كنیم. در واقع مطابق شكل زیر میخواهیم عوامل مؤثر بر میزان گرمای عبوری (Q) از جسمی كه بین دو ناحیه یا منبع گرمایی با دمای زیاد و دمای كم قرار گرفته، را بررسی كنیم.
اثر جنس
1- اولین عاملی كه میخواهیم بررسی كنیم اثر جنس ماده در میزان انتقال گرما است.
اگر دو ظرف مشابه فلزی و پلاستیكی، پر از آش داغ باشد و بخواهید یكی از آن ها را بردارید، ترجیح میدهید كدام ظرف را بردارید تا دستانتان كمتر بسوزد؟
سه لیوان مشابه ولی با جنس های متفاوت (شیشهای، پلاستیكی و فلزی) پر از چای داغ است. اگر آن ها را با دست بردارید كدام یك دستتان را بیشتر میسوزاند و كدام یك كمتر؟
برای سرخ كردن غذا در ماهی تابه ترجیح میدهید از قاشق چوبی استفاده كنید یا قاشق فلزی (تا دستتان از سوختن درامان باشد)؟
آیا گرمایی كه از شیشه پنجرهها تلف میشود با گرمایی كه از دیوار تلف میشود یكسان است؟
میلههایی از جنس های مختلف را مطابق شكل مقابل به هم وصل كرده و به سر آن ها مومی بچسبانید و در نهایت به هر موم تیلهای وصل كنید. محل اتصال میلهها را گرم كنید. كدام تیله زودتر میافتد؟
همان طور كه در عكس سمت راست میبینید موم چسبیده به سر میله مسی زودتر ذوب شده و میافتد.
هم چنین در عكس مقابل میبینید در مرحله بعد موم چسبیده به میله آهنی ذوب شده و میافتد.
بنابراین میتوان گفت كه جنس ماده بر میزان انتقال گرما مؤثر است چرا كه مومی كه زودتر ذوب میشود نشاندهنده اینست كه گرمای عبوری از میله مربوطه بیشتر بوده است.
البته درآینده جنس ماده را به صورت یك ضریب ثابت در رابطه رسانش وارد میكنیم.
لازم به ذکر است که فلزات به خاطر داشتن الكترون های آزاد رسانای خوب گرما هستند ولی پلاستیك نارسانای خوب گرما است. همچنین آب و هوا رسانای ضعیف گرما (عایق گرمایی خوب) هستند.
پرسش:
1- به تصویر مقابل توجّه كنید. چرا در حالی كه آب در حال جوش است، یخ در پایین لوله آزمایش قرار گرفته است؟
راهنمایی و حل:
برای مشاهده این پدیده به فیلم زیر توجّه كنید.
برای مشاهده فیلم کلیک کنید.
از این فیلم میتوان نتیجه گرفت كه هدایت گرمایی آب ضعیف است.
2- تجربه نشان داده است كه دمای قسمتی از زمین كه برف روی آن است تقریباً 10 درجه سلسیوس بیشتر از دمای زمین بدون برف است علت چیست؟
و چرا اسكیموها ترجیح میدهند در خانههای برفی زندگی كنند؟ و چرا هوای آزاد را دوست ندارند؟
راهنمایی و حل:
برف عایق خوبی است به همین خاطر با قرار گرفتن روی زمین نمیگذارد گرمای زمین بیرون برود و به علت عایق بودن برف، خانههای برفی اسكیموها را از سرمای قطب محفوظ میدارد.
3- چرا موادی نظیر پشم و تارهای شیشهای عایقهای گرمایی خوبی هستند؟
راهنمایی و حل:
چون این مواد هوا را بین الیاف و فضای خالی خود جمع كرده و هوا هم نارسانای خوب گرما است پس گرما به میزان خیلی كم از آن ها عبور میكند.
4- چرا وقتی در یك اتاق به اشیاء فلزی دست میزنیم احساس سرمای بیشتری میكنیم تا موقعی كه دست خود را به اشیاء پلاستیكی یا چوبی میزنیم، در حالی كه دمای همه آن ها یكی است؟
راهنمایی و حل:
چون رسانایی گرمایی فلزات در مقابل بقیه مواد بیشتر است به همین خاطر وقتی به آن ها دست میزنیم گرمای بیشتری از دست ما به آن ها منتقل میشود و احساس سردی میكنیم. به همین خاطر در پارك ها در روزهای سرد صندلی های چوبی را به صندلی های سنگی یا فلزی ترجیح میدهیم.
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی
تنظیم: مریم فروزان کیا