اثر سطح مقطع
اثر سطح مقطع
سوّمین عاملی كه به سراغ آن میرویم سطح مقطع جسم است.
آیا وقتی یك انگشت خود را به بدنه كتری آب در حال جوش میزنید بیشتر میسوزید یا وقتی همه انگشتان خود را میزنید (البته در یك زمان یكسان)؟
آیا اگر در یك خانه از پنجرههای بیشتر و بزرگتر استفاده كنید گرمای بیشتری تلف نمیشود؟
با یك دست خود یك سر سیم مسی را گرفته و سر دیگر آن را وارد شعله آتش كنید. در همین حال با دست دیگرتان سر پنج عدد سیم (مشابه سیم قبلی) را در دست گرفته و طرف دیگر آن ها را وارد شعله آتش كنید. كدام دست بیشتر میسوزد؟ چرا؟
طوری قرار دهید كه در گوشه آن راهی برای خروج بخار باشد.
یك میله (یا قاشق) را در یونولیت فرو كرده و روی آن قطعه یخی قرار دهید، طوری كه در معرض بخار خروجی نباشد. منتظر شوید تا یخ شروع به ذوب شدن نماید. حال آزمایش را با همان شرایط ولی این بار از ٥ میله (یا قاشق) استفاده كنید و میزان ذوب شدن یخ را در یك زمان معین با میزان ذوب یخ مرحله اوّل آزمایش مقایسه كنید. در كدام حالت یخ بیشتر ذوب میشود؟ چرا؟
با توجّه به مطالب بالا به احتمال زیاد باید به این نتیجه رسیده باشید كه هر چه تعداد میلهها بیشتر باشد انتقال گرما بیشتر خواهد بود. به عبارتی هر چه سطح مقطع یك جسم بزرگتر باشد انتقال گرما در یك زمان معین از آن بیشتر میشود. با انجام آزمایش دقیق و كمی دیده میشود كه میزان گرمای عبوری در یك زمان معین با سطح مقطع جسم نسبت مستقیم دارد یعنی:
در یک زمان معین
آیا بدون انجام آزمایش و با استدلال (به عبارتی با انجام آزمایش ذهنی) میتوان به رابطه
وقتی در اتاقی از یك پنجره در زمان معین گرمای Q خارج شود در آن صورت از دو پنجره مشابه پنجره قبلی در همان زمان، گرمای 2Q خارج میشود. این موضوع نشان میدهد كه افزایش تعداد پنجرهها كه به منزله افزایش سطح مقطع است باعث افزایش گرمای عبوری به همان نسبت میگردد.
فرض كنید از جسمی در زمان t گرمای Q عبور كند.
بدیهی است كه اگر از دو جسم مشابه همان جسم استفاده شود آنگاه در زمان t از هر كدام گرمای Q عبور میكند و این به معنی این است كه از دو جسم، گرمای 2Q عبور می‌نماید.
پس اگر این دو جسم (از یك وجه) به هم چسبیده باشند در عبور گرمای 2Q خللی وارد نمیشود. بنابراین میتوان نتیجه گرفت كه وقتی سطح مقطع دو برابر شود، گرمای عبوری دو برابر میگردد. به همین نحو اگر از سه جسم استفاده شود گرمای عبوری 3Q خواهد بود، یعنی وقتی سطح مقطع سه برابر شود گرمای عبوری سه برابر شده است. بنابراین داریم:
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی
تنظیم: مریم فروزان کیا