تعریف مقاله گرما معادل مکانیکی گرما معادله گرما
۱. تعریف گرما
اگر اجسامی که اختلاف دما دارند با یکدیگر تماس پیدا کنند، انتقال حرارت از اجسام با دمای بالا به اجسام با دمای پایین رخ می‌دهد. انتقال حرارت پس از تماس اجسام با یکدیگر و رسیدن آنها به دمای یکسان متوقف می‌شود. به عنوان مثال، اگر آب گرم را با آب سرد مخلوط کنیم، معمولاً گرما از آب گرم به آب سرد منتقل می‌شود. وقتی آهن داغ را در آب سرد قرار می‌دهیم، گرما از آهن به آب منتقل می‌شود. پس از اینکه آهن و آب به دمای یکسان رسیدند، جریان گرما متوقف می‌شود. وقتی یک پرستار دماسنجی را به بدن شما وصل می‌کند، گرما از ... حرکت می‌کند.
بدن شما به دماسنج می‌رسد. انتقال حرارت زمانی متوقف می‌شود که بدن و دماسنج به دمای یکسانی برسند. اگر دماسنج مورد استفاده، دماسنج جیوه‌ای باشد، وقتی بدن و دماسنج به دمای یکسانی می‌رسند، سطح جیوه از حرکت باز می‌ایستد. عددی که روی سطح جیوه نشان داده می‌شود، دمای بدن شما در آن زمان است.
به طور طبیعی، گرما به طور خودکار از اجسام با دمای بالا به ... منتقل می‌شود.
اجسام با دمای پایین. انتقال حرارت تمایل به یکسان‌سازی دمای اجسامی دارد که با یکدیگر در تماس هستند. در قرن هجدهم، فیزیکدانان گمان می‌کردند که جریان گرما، حرکت یک سیال است، نوعی سیال که قابل مشاهده نیست (سیال ماده‌ای است که می‌تواند جریان یابد. سیال شامل مواد مایع و گازی می‌شود. آب (مایع) شامل سیال است زیرا می‌تواند جریان یابد. هوا نیز شامل سیال است زیرا می‌تواند جریان یابد). این سیال، کالریک نامیده می‌شود. نظریه کالری دیگر مورد استفاده قرار نمی‌گیرد زیرا بر اساس نتایج آزمایش، وجود این کالری قابل اثبات نیست. در قرن نوزدهم، یک فیزیکدان انگلیسی به نام جیمز پرسکات ژول (1818-1889) یاد گرفت که چگونه با استفاده از یک چرخ همزن، آب را در یک ظرف گرم کند.
بر اساس نتایج آزمایش، ژول مقایسه‌ای با آب گرم شده با استفاده از آتش انجام داد. هنگامی که شعله و ظرفی حاوی آب در تماس باشند، 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، هنگامی که گرما از اجسام با دمای بالا به اجسام با دمای پایین جریان می‌یابد، انرژی از اجسام با دمای بالا به اجسام با دمای پایین منتقل می‌شود. انتقال انرژی پس از رسیدن اجسام به دمای یکسان متوقف می‌شود.
۲. واحد گرما و معادل مکانیکی گرما
واحدهای گرما کالری (به اختصار کال) هستند. کالری مقدار گرمایی است که برای افزایش دمای ۱ گرم آب به میزان ۱ درجه سانتیگراد لازم است.o (دقیقاً، از ۱۴.۵ oC به 15.5 oج) میزان گرمای مورد نیاز برای دماهای مختلف آب متفاوت است. برای همان میزان گرما، افزایش دمای آب به میزان ۱ درجه سانتیگرادo فقط بین دمای ۱۴.۵ درجه سانتیگراد رخ می‌دهد oC به 15.5 oج. واحدهای گرما اغلب استفاده می‌شوند، به خصوص برای بیان ارزش انرژی غذایی که کیلوکالری (kcal) است. 1 کیلوکالری = 1000 کالری. نام‌های دیگر 1 کیلوکالری = 1 کالری (حرف بزرگ K). واحد گرمایش برای سیستم بریتانیایی Btu (واحد حرارتی بریتانیایی) است. 1 Btu = مقدار گرمای مورد نیاز برای افزایش دمای 1 پوند (0.45 کیلوگرم) آب به میزان 1 فوت مکعب (دقیقاً از 63 oF به 64 oF)
گرما با انرژی مرتبط است، بنابراین باید رابطه بین واحدهای گرما و واحدهای انرژی را بدانیم. بر اساس آزمایش‌های انجام شده توسط ژول و دیگر دانشمندان، مشخص شده است که کاری معادل ۴۱۸۶ ژول معادل ۱ کالری گرما است.
۱ کالری = ۴.۱۸۶ ژول
۱ کیلوکالری = ۱۰۰۰ کالری = ۴۱۸۶ ژول
۱ Btu = ۷۷۸ فوت (۰.۲۴ کیلومتر). پوند = ۲۵۲ کالری = ۱۰۵۵ ژول
(۱ کالری = ۴۱۸۶ ژول و ۱ کیلوکالری = ۴۱۸۶ معادل مکانیکی گرما نامیده می‌شود)
۳. معادله گرما
اگر اجسامی که اختلاف دما دارند با یکدیگر تماس پیدا کنند، طبیعتاً گرما از اجسام با دمای بالا به اجسام با دمای پایین منتقل می‌شود. انتقال گرما پس از اینکه هر دو جسم در تعادل حرارتی قرار گرفتند، متوقف می‌شود. انتقال گرما باعث تغییر دمای اجسامی می‌شود که با یکدیگر تماس دارند. بر اساس این توضیح مختصر، می‌توانید نتیجه بگیرید که گرما (Q) با یک جسم رابطه دارد و دمای (ΔT) جسم، جرم جسم (m) و نوع جسم را تغییر می‌دهد.
رابطه بین گرما (Q) و تغییر دما (ΔT)
هر چه گرما بیشتر باشد، تغییر دما بیشتر است. می توان نتیجه گرفت که مقدار گرما (Q) با تغییر دمای جسم متناسب است.
Q α ΔT —– مقایسه ۱
رابطه بین گرما (Q) و جرم اجسام (m)
مقدار گرما (Q) متناسب با تغییر دمای جسم است. هر چه آب بیشتر باشد، گرمای بیشتری برای افزایش دمای آب لازم است.
Q α m —– مقایسه ۲
رابطه بین گرما (Q) و نوع جسم (c)
گرمای لازم برای افزایش دمای یک جسم، متناسب با نوع آن جسم است.
Q α c —– مقایسه ۳
سه مقایسه بالا در یک معادله کنار هم قرار می‌گیرند:
Q α mc ΔT
Q = mc₂ ΔT
این معادله گرما است.
شرح: Q = گرما (ژول)، m = جرم جسم (کیلوگرم)، c = گرمای ویژه (J / kg C o یا K)
