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.

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