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 اجسام با دماهای مختلف با یکدیگر 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 منتقل میشود. انتقال گرما 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 (مایع) سیال است زیرا میتواند جریان یابد. هوا نیز سیال است زیرا میتواند جریان یابد). این سیال کالریک نام گرفت . نظریه کالریک دیگر مورد استفاده قرار نمیگیرد زیرا بر اساس نتایج تجربی، وجود این کالریک قابل اثبات نیست.
در قرن نوزدهم، یک فیزیکدان انگلیسی به نام جیمز پرسکات ژول (1818-1889) نحوه گرم کردن آب در یک ظرف را با استفاده از چرخ همزن بررسی کرد. ژول بر اساس نتایج آزمایش خود، مقایسهای با آبی که توسط آتش گرم میشود، انجام داد. هنگامی که شعله و ظرفی حاوی آب در تماس قرار میگیرند، گرما از آتش (دمای بالا) به آب (دمای پایین) منتقل میشود. ژول پس از مقایسه بین افزایش دمای آب به دلیل تماس با آتش و افزایش دمای آب به دلیل کار انجام شده توسط همزن، نتیجه گرفت که گرما انرژی است که از یک جسم با دمای بالا به یک جسم با دمای پایین منتقل میشود. گرما انرژی نیست (گرما نوع خاصی از انرژی مانند انرژی جنبشی، انرژی پتانسیل، انرژی شیمیایی و غیره نیست) . گرما انرژی است که به دلیل اختلاف دما حرکت میکند . بنابراین 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 یا تعادل حرارتی برسند.
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 yang baik (konduktor termal yang baik). Sebaliknya, benda yang memiliki konduktivitas termal kecil merupakan penghantar kalor yang buruk (konduktor termal yang buruk).
ظرفیت حرارتی
ظرفیت گرمایی (C) مقدار گرمایی است که برای افزایش دمای کل یک جسم به اندازه یک درجه لازم است. فرمول ظرفیت گرمایی به صورت زیر است:
C = mc
Keterangan : C = kapasitas kalor, m = massa benda, c = گرمای ویژه شیء.
