ماده: تعریف گرما، رسانایی گرمایی، ظرفیت گرمایی
آیا تا به حال چای سرد، شیر سرد، شربت سرد و غیره خوردهاید؟ خب، هنگام درست کردن چای سرد، معمولاً آب گرم یا داغ را در یک لیوان با تکههای یخ مخلوط میکنیم. آب گرم یا آب گرم دمای بالاتری دارد، در حالی که تکههای یخ دمای پایینتری دارند. پس از مدتی تماس، مخلوط تکههای یخ و چای داغ به چای سرد تبدیل میشود (مخلوط تکههای یخ و چای گرم به دمای یکسانی رسیده است). همین فرآیند وقتی آب گرم را با آب سرد مخلوط میکنیم، اتفاق میافتد. پس از تماس، آب گرم و آب سرد به آب گرم تبدیل میشوند (مخلوط آب گرم و آب سرد به دمای یکسانی رسیده است). چرا این اجسام میتوانند پس از تماس به دمای یکسانی برسند؟
تعریف گرما
وقتی اشیاء با هم تفاوت دارند سوهو وقتی دو جسم با هم تماس پیدا میکنند، انتقال گرما که اغلب گرما نامیده میشود، از جسم با دمای بالاتر به جسم با دمای پایینتر رخ میدهد. این انتقال گرما زمانی متوقف میشود که اجسام در تماس به دمای یکسانی برسند. به عنوان مثال، اگر آب گرم را با آب سرد مخلوط کنیم، گرما معمولاً از آب گرم به آب سرد منتقل میشود. وقتی یک اتوی داغ را در آب سرد قرار میدهیم، گرما از اتوی داغتر به آب منتقل میشود. جریان گرما زمانی متوقف میشود که اتو و آب به دمای یکسانی برسند. وقتی پزشک یا پرستار دماسنجی را به بدن شما وصل میکند، گرما از بدن شما به دماسنج منتقل میشود. این انتقال گرما زمانی متوقف میشود که بدن شما و دماسنج به دمای یکسانی رسیده باشند. اگر دماسنج مورد استفاده، دماسنج جیوهای باشد، وقتی بدن شما و دماسنج به دمای یکسانی میرسند، سطح جیوه از حرکت باز میایستد. عددی که روی سطح جیوه نشان داده شده است، دمای بدن شما در آن زمان است.
به طور طبیعی، گرما به طور طبیعی از اجسام با دمای بالا به اجسام با دمای پایین حرکت میکند. انتقال حرارت تمایل دارد دمای اجسام در تماس با یکدیگر را یکسان کند. در قرن هجدهم، فیزیکدانان گمان میکردند که جریان گرما، حرکت یک سیال است، نوعی سیال نامرئی (سیالات موادی هستند که میتوانند جریان یابند. سیالات شامل مایعات و گازها میشوند. آب (یک مایع) سیال است زیرا میتواند جریان یابد. هوا نیز سیال است زیرا میتواند جریان یابد). این سیال ... نامیده میشود. cآلوریک نظریههایی در مورد cآلوریک دیگر استفاده نمیشود زیرا بر اساس نتایج آزمایش، وجود کالری این قابل اثبات نیست.
در قرن نوزدهم، یک فیزیکدان انگلیسی به نام جیمز پرسکات ژول (۱۸۱۸–۱۸۸۹) نحوه گرم کردن آب در یک ظرف با استفاده از چرخ همزن را بررسی کرد. ژول بر اساس نتایج آزمایشهای خود، مقایسهای با آبی که توسط آتش گرم میشود، انجام داد. هنگامی که شعله و ظرفی حاوی آب در تماس قرار میگیرند، گرما از شعله (دمای بالا) به آب (دمای پایین) منتقل میشود. پس از مقایسه بین افزایش دمای آب به دلیل تماس با آتش و افزایش دمای آب به دلیل کار انجام شده توسط چرخ همزن، ژول نتیجه گرفت که گرما انرژی است که از اجسام با دمای بالا به اجسام با دمای پایین منتقل میشود. Kگرما انرژی نیست (گرما نوع خاصی از انرژی مانند انرژی جنبشی، انرژی پتانسیل، انرژی شیمیایی و غیره نیست.). Kآلور است انتقال انرژی به دلیل اختلاف دمابنابراین وقتی گرما از یک جسم با دمای بالا به یک جسم با دمای پایین جریان مییابد، در واقع انرژی از جسم با دمای بالا به جسم با دمای پایین منتقل میشود. انتقال انرژی زمانی متوقف میشود که اجسام در تماس به دمای یکسان برسند یا ... تعادل حرارتی.
رسانایی حرارتی
چرا بیشتر ظروف پخت و پز از آلومینیوم ساخته شدهاند؟ فرض کنید دست چپ شما یک تکه فلز و دست راست شما شیشه را نگه داشته است، و سپس فلز و شیشه را به شعله لمس میکنید. آیا دست چپ یا راست شما گرما را سریعتر احساس میکند؟ این سؤالات، و شاید سؤالات دیگری که ممکن است بپرسید، مربوط به رسانایی حرارتی یک جسم است. رسانایی حرارتی یک جسم، توانایی آن در... انتقال حرارت از طریق جسم. اجسامی که رسانایی حرارتی (k) زیادی دارند، رسانا هستند. گرما خوب (رسانای حرارتی خوب). از سوی دیگر، اجسامی که رسانایی حرارتی کوچک رسانای ضعیفی برای گرما است (رسانای حرارتی بد).
ظرفیت حرارتی
ظرفیت گرمایی (C) مقدار گرما مورد نیاز برای بالا بردن سوهو همه اشیاء با یک درجه. فرمول ظرفیت گرمایی:
C = mc
شرح: C = ظرفیت گرمایی، m = جرم جسم، c = گرمای ویژه شیء.
