وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
همه‌ی مواد در زندگی با گرما سروکار دارند،گاهی گرما می‌گیرند و گاهی گرما از دست می‌دهند و این امر موجب تغییراتی در جسم می شود که می‌تواند بسیار محسوس باشد.وقتی جسم گرما ببیند انرژی جنبشی مولکول‌های آن افزایش میابد و سبب عواملی می‌شود که در این بخش به آن ..
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

گرما چه تأثیری روی ماده می‌گذارد؟

گرما

همه‌ی مواد در زندگی با گرما سروکار دارند، گاهی گرما می‌گیرند و گاهی گرما از دست می‌دهند و این امر موجب تغییراتی در جسم می شود که می‌تواند بسیار محسوس باشد. وقتی جسم گرما ببیند انرژی جنبشی مولکول‌های آن افزایش میابد و سبب عواملی می‌شود که در این بخش راجع به آن توضیح می‌دهیم.

 

گرما چیست؟

به طور کلی گرما انرژی جابجا شده از یک جسم به جسم دیگر یا از ناحیه‌ای به ناحیه‌ای دیگر، طی برهم‌کنش‌های گرمایی است. انتقال انرژی از راه‌های گوناگون مانند رسانش گرمایی، تابش، و همرفت انجام می‌شود. گرما یکی از ویژگی‌های سیستم یا جسم نیست بلکه معمولاً به یک نوع فرایند مربوط است، و با جریان گرما و انتقال گرما هم‌معنا است. در کل، گرما انتقال انرژی از یک جسم یا از یک سامانه‌ی ترمودینامیکی به دیگری است در هنگامی که دو سامانه در دو دمای متفاوت باشند. این انرژی در اثر تماس حرارتی منتقل می‌شود. همچنین از انتقال گرما به عنوان یکی از فرایندهای بنیادی انتقال انرژی بین اجسام فیزیکی یاد می‌شود. انتقال گرما یکی از راه‌های جابجایی انرژی است که در آن کاری صورت نمی‌گیرد.

 

چه وقت بشر مفهوم فیزیکی گرما را درک کرد؟

بشر در اوایل سده نوزدهم شاهد پیشرفت‌های فراوان و رشد بینش‌های عمیق درباره ماهیت‌های گرما بود زیرا در اواخر سده هجدهم انقلاب صنعتی در قاره اروپا و امریکا گسترش یافت. قبل از سال 1830 تصور می‌کردند که گرما و خواص گرمایی مواد با پدیده‌های مکانیکی الکتریکی و مغناطیسی ارتباطی ندارند.

 

کالری

گرما

بنا بر نظریه‌ی کالریک که در آن زمان رایج بود. مقدار گرمای هر جسم متناسب با مقداری از سیال کالریک بود که در جسم وجود داشت یعنی هر چه مقدار سیال کالریک آن نیز بیشتر بود انبساط گرمایی را که از پدیده‌های آشنا به شمار می‌آمد این طور توجیه می‌کردند که برای پذیرش سیال کالریک اضافی فضایی بیشتر لازم است.

 

هر چند دادن گرما به جسم هیچ تغییر قابل اندازه گیری در جرم آن ایجاد نمی‌کرد و این امر را با معضل روبرو کرده بود اما هواداران این نظریه برای حل مشکل می‌گفتند که کالریک یک سیال است (سنجش ناپذیر) یا (آذرین) یعنی سیالی بدون جرم است. هرچند که نظریه کالریک را پیش از پایان نیمه اول قرن نوزدهم کنار گذاشتند. میراث آن واحد گرما، یعنی کالری هنوز هم کاربرد فراوانی دارد.

 

انرژی درونی

گرما

در ترمودینامیک، انرژی درونی به انرژی ذرات سازنده مواد اطلاق می‌شود. بالارفتن انرژی درونی به دو صورت تغییر دما یا فاز ماده ظاهر می‌شود. واحد انرژی درونی در سیستم SI، ژول است.افزایش انرژی درونی با افزایش دما همراه است مانند آبی که جوش می‌آید انرژی درونی آن بسیار بیشتر از حالت قبلش است.

 

گرما حجم مواد را تغییر می دهد

هنگامی که یک جسم شروع به گرم شدن می‌کند و در حقیقت این امر باعث بالا رفتن دمای جسم می‌شود. وقتی دمای جسم بالا می‌رود انرژی درونی آن نیز افزایش میابد و این امر باعث می‌شود که جنبش و تحرک مولکول‌های ماده بیشتر و بیشتر شود و در نتیجه مولکول‌ها به یکدیگر بیشتر برخورد می‌کنند و از یکدیگر نیز بیشتر فاصله می‌گیرند. افزایش فاصله به این علت است که مولکول‌ها با انرژی بیشتری با یکدیگر برخورد می‌کنند.

 

از این جهت حجم جسم افزایش میابد. حال آنکه اگر جسم گرمای خودش را از دست بدهد یا اصطلاحاً سرد شود، باعث می‌شود که مولکول‌های جسم دارای انرژی جنبشی کمتری برخوردار شوند و برخورد کمتری داشته و ماده اندکی کاهش یابد.جنس ماده روی حجم آن تأثیر زیادی خواهد داشت چرا که افزایش حجم در گازها بسیار زیاد و در مایعات کمتر و در جامدات نیز کمتر از مایعات است.

 

اثر گرما بر مواد جامد: هر گاه مواد جامد گرم شوند مولکول های آن ها فضای بیشتری اشغال می کند در نتیجه جسم بزرگتر می شود ( آزمایش گوی و حلقه ) و …….

 

اثر گرما بر مواد مایع: مواد مایع هم وقتی گرما ببینند مولکول های آن ها افزایش حجم پیدا می کنند، مانند سر رفتن آب کتری پس از گرم شدن، بیرون آمدن جوهر خود نویس پس از گرم شدن

 

اثر گرما بر گازها: گاز ها هم در اثر گرما مولکول های آن ها افزایش حجم پیدا می کنند. برای همین هم رانندگان در هوای تابستان باد لاستیک های اتو مبیل خود را کم می کنند تا در اثر گرما، لاستیک ها نترکند.

 

گرما حالت مواد را تغییر می‌دهد

مواد در اطراف ما به سه حالت جامد، مایع ، گاز دیده می شوند. این مواد همیشه به یک حالت باقی نمی مانند، بلکه از حالتی به حالت دیگر تبدیل می شوند.

 

مواد جامد:

مواد جامد موادی هستند که از خود شکل معینی دارند. مانند : میز ، سنگ و ….

 

مواد مایع:

مواد مایع موادی هستند که مو لکول های آن ها بر روی هم می لغزند و شکل ظرف به خود می گیرند مانند: آب، ابلیمو ، نفت و ….

 

گازها:

گاز ها موادی هستند که مولکول های آن ها در فضا پخش می شوند و تمام فضا را اشغال می کنند.

 

ذوب شدن: هر گاه مواد جامد به اندازه کافی گرما ببینند به مایع تبدیل می شوند. تبدیل مواد جامد به مایع را ذوب شدن می گویند. ذوب، به معنی مایع شدن است، مانند ذوب شدن یخ

 

تبخیر چیست : تبدیل شدن مایع به گاز را تبخیر می گویند. تبخیر به معنای بخار شدن است. مانند خشک شدن لباس های خیس. تشکیل ابر در اثر تبخیر آب دریا ها صورت می گیرد. بخار آب، یک گاز است. معمولاً در هوا مقداری بخار آب وجود دارد که دیده نمی شود. اگر گازها به اندازه ی کافی سرد شوند به مایع تبدیل می شوند که این عمل را میعان می گویند. بارش باران از ابر نتیجه ی این عمل است .

 

تغییر حالت مواد تصعید

ذوب و انجماد :

وقتی به ماده ی جامد گرما دهیم ، حركت ذرات آن زیاد می شود، ربایش بین مولكول های كم می شود تا جایی كه می توانند آزادانه روی هم بلغزند و به صورت مایع در آیند در این صورت می گویند ماده ی جامد ذوب شده است. موادی كه نقطه ی ذوب پایینی دارند نیروی بین ذرات آن ها ضعیف است و به سادگی به مایع تبدیل می شوند ولی موادی مثل نقره كه نقطه ذوب بالایی دارند نیروی جاذبه بین ذرات آن ها بسیار زیاد است و برای شكستن این نیروی جاذبه به گرمای زیادی احتیاج است.

 

مثلا جیوه در دمای معمولی مایع است چون نیروی جاذبه بین ذرات آن بسیار كم است و در دمای -39c  به جامد تبدیل می شود در مقابل تنگستن كه از آن در ساختمان لامپ ها استفاده می شود، نقطه ی ذوبی برابر 3380c دارد و به سادگی ذوب نمی شود بر عكس اگر مایعی را به اندازه ی كافی سرد كنیم به جامد تبدیل می شود.

 

دمایی كه در آن ماده ی مایع به جامد تبدیل می شود نقطه ی انجماد می گویند. نقطه ی انجماد با نقطه ی ذوب یكسان است. مثلاً در مورد آب نقطه ی ذوب و انجماد دمای صفر درجه است. نقطه ی ذوب و انجماد هر مایع مقدار معینی است اما بعضی مواد هنگام تبدیل از حالت جامد به مایع كم كم نرم می شوند مثل قیر ،شیشه و كره كه وقتی گرم می شوند ابتدا نرم می شوند و از حالت جامد خارج می گردند.

 

سپس در اثر گرم شدن بیش تر كم كم به طور كامل به حالت مایع در می آیند. این گونه مواد نقطه ی ذوب معینی ندارند و اصطلاحاً گفته می شود كه این مواد ذوب خمیری دارند. مثلا شیشه از دمای حدود 300 درجه سلسیوس به تدریج از حالت جامد خارج و نرم می شود، اگر آن را باز هم گرم كنیم سرانجام به طور كامل مایع و روان می شود.

 

تبخیر و میعان :

در یك ماده ی مایع انرژی تمام ذرات یكسان نیست،‌ بعضی از ذرات این ماده در اثر برخورد با یك دیگر تندتر حركت می كنند و بعضی كندتر. ذراتی كه در سطح مایع اند و دارای انرژی زیادتر هستند می توانند فرار كنند و به فضای بالای مایع بروند. این ذرات به صورت گاز در می آیند و به این پدیده فرآیند «تبخیر» می گویند. اگر به مایع گرما دهیم ذرات داخل مایع هم به اندازه ی كافی انرژی پیدا می كنند تا بر نیروی جاذبه ی بین ذرات غلبه كنند.

 

گرما

این پدیده را فرآیند «جوشش» می گویند. دمایی كه مایع در آن دما شروع به جوشیدن می كند «نقطه ی جوش» می نامند. در این دما هرچه به جسم گرما بدهیم، فقط باعث می شود تا ذرات مایع به بخار تبدیل شوند و دمای مایع بالاتر نمی رود. مواد مختلف نقطه ی جوش متفاوتی دارند، در فشار یك اتمسفر نقطه ی جوش آب 100. C و نقطه ی جوش اتانُل78. C است.

 

وقتی فشار محیط تغییر كند، نقطه ی جوش تغییر می كند. مثلاً در ارتفاعات كه فشار هوا كمتر است نقطه ی جوش آب پایین می آید. اگر ذرات بخاری كه از سطح مایع فرار كرده اند انرژی خود را از دست بدهند دوباره مایع می شوند که به این پدیده «میعان» می گویند.

 

 

تصعید و چگالش : 

بعضی از اجسام مستقیماً از حالت جامد به گاز تبدیل می شوند مثل نفتالین به این پدیده «تصعید» می گویند. فرآیند عكس تصعید، یعنی تبدیل گاز به جامد«چگالش» نام دارد كه در مورد نفتالین اتفاق می افتد.

 

و به طور کلی تمام این فرآیندها در شکل سمت راست خلاصه می‌شود.


مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مرتضی عرفانیان

تنظیم: مریم فروزان کیا

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین