تحقیق مقاله گرما و قانون گاز ها

گرما چیست

گرما صورتی از انرژی است که هنگام تماس بین دو جسم ، از جنس گرمتر به جسم دیگر منتقل می شود گرما را با Q نشان می دهند و یکان آن در SI ، ژول( j ) است .

گرما چگونه تولید میشود

از تغییر انرژی مکانیکی یک سیستم  و نیز برخی تیدیلات شیمیایی گرما تولید میشود

روش اندازه گیری گرما چگونه است

ژول برای نخستین بار با تبدیل مقدارهای معینی تز انرژی مکانیکی به گرما ، دریافت که مقدار گرمای تولید شده همیشه متناسب با مقدار انرژی مکانیکی تبدیل شده است این امر روشی برای اندازه گیری گرما به دست می دهد.

مطالعه آثار گرما در شناخت ماده چه کمکی میکند

آثار گرما این نظریه را تایید میکند که ماده ساختمان دانه ای دارد یعنی از ذرات ریز وجدا از هم بنام ملکول و اتم تشکیل یافته است و گرما بستگی به حرکت و انرژی این ذرات دارد .

دما چیست

درجه گرمی یا سردی یک جسم را دمای آن جسم می نامند. دما کمیتی مقایسه ای است و با یکای درجه اندازه گیری میشود یکای دما در SI کلوین (K) میباشد.

انرژی درونی چیست؟

مجموع انرژی های جنبشی و پتانسیل کلیه ذرات یک جسم را انرژی درونی آن جسم می نامند انرژی گرمایی یک جسم معرف انرژی درونی آن است و هر چقدر دما یا جرم جسمی بیشتر باشد انرژی درونی آن نیز بیشتر خواهد بود.

عامل مؤثر در دمای یک جسم چیست

دمای هر جسم متناسب با انرژی جنبشی متوسط مولکولهای سازنده آن است.

دما و گرما چه تفاوتی دارند

دما کمیتی مقایسه ای بین سردی و گرمی دو جسم است. اما گرما انرژی درونی یک جسم را نشان می دهد.

تذکر های مهم:

1- در انتقال گرما بین دو جسم اختلاف دما بین آن دو مهم است نه اختلاف بین انرژی های درونی آنها. یعنی گرما می تواند از جسمی که دمای بیشتر اما انرژی درونی کمتر دارد به جسمی که دمای کمتر اما انرژی درونی بیشتر دارد منتقل می شود. مثلا اگر یک میله داغ را وارد آب یک استخر کنیم، با آنکه انرژی درونی آب استخر به دلیل جرم زیاد آن بیشتر از انرژی درونی میله است، اما گرما از میله منتقل می شود.

2- انتقال گرما از جسم با دمای بیشتر به جسم با دمای کمتر ت زمانی صورت می گیرد که هر دو هم دما باشند. این دما را دمای تعادل می نامند.

3- انرژی جنبشی متوسط ذره های دو جسم متفاوت که دمای یکسانی دارند، با هم برابر است.

تعادل گرمایی چگونه است

اگر دو جسمی که با هم تماس دارند دمای برابر داشته باشند، انرژی گرمایی مبادله شده بین آنها یکسان خواهد بود. در این حالت دو جسم را در حال تعادل گرمایی می گویند.

اثر گرما بر ماده چگونه است

گرما موجب افزایش انرژی درونی مواد شده و دامنه ارتعاش مولکولها و اتمها را بیشتر  می کند. به این علت اکثر مواد در اثر گرما انبساط پیدا کرده یا تغییر حالت می دهند.

دماسنجی چگونه است

دانش اندازه گیری دما را دماسنجی می نامند. این عمل با وسیله ای به نام دماسنج انجام می گیرد.

س: دماسنجی بر چه اساسی صورت می گیرد

تغییر دمای اجسام می تواند باعث تغییر طول، حجم، رنگ و یا سایر ویژگیهای فیزیکی آن شود. تغییرات این کمیتها می تواند معیاری برای اندازه گیری دما باشد. مثلاً اکثر مایعات بر اثر افزایش دما منبسط می شوند و از این خاصیت در ساختن دماسنج های جیوه ای و الکلی استفاده می شود.

تذکر :

1- برای اندازه گیری دما در دامنه های مختلف، از دماهای بسیار پایین تا دماهای بسیار بالا، از دماسنجهای مختلفی استفاده می شود. رایج ترین آنها دماسنجهای جیوه ای و الکلی هستند که برای اندازه گیری دماهای معمولی بکار می روند.

2- دامنه کاربرد دماسنجهای مایعی به دمای انجماد و جوش مایع درون آنها ستگی دارد. مثلاً کاربرد دماسنج الکلی از 115- تا78+ درجه سلسیوس و دماسنج جیوه ای از 39- تا 357 درجه سلسیوس می باشد.

نقاط ثابت دماسنجی چیست

برای مدرج کردن دماسنجبه دو دمای ثابت و قابل دسترس مثلاً دماهای جوش و انجماد آب نیاز داریم. این نقاط را نقطه های ثابت دماسنجی می نامند. دمای کم را نقطه پایین و دمای زیاد را نقطه بالای دماسنجی می گویند.

یک دماسنج چگونه مدرج می شود

بعد از انتخاب نقاط ثابت دماسنجی به هر یک از آنها عددهای دلخواهی نسبت می دهیم. سپس گستره دما بین دو نقطه ثابت را به قسمتهای مساوی که تعداد آنها برابر تفاضل دو عدد نسبت داده شده است تقسیم می کنیم و هر قسمت را یک یکای دما می نامیم.

مقیاسهای دماسنجی چگونه اند

بر اساس چگونگی انتخاب نقاط ثابت دماسنجی، مقیاسهای مختلفی برای دماسنجی وجود دارد که مهمترین آنها مقیاسهای سلسیوس و کلوین هستند.

تذکر: مقیاسهای فارنهایت و رانکین نیز تا اندازه ای رایج اند. اما مطالعه این مقیاسها مورد نظر کتاب درسی نیست.

مقیاس سلسیوس چگونه است

در این مقیاس نقطه ثابت پایینی، دمای یخ در حال ذوب با عدد صفر و نقطه ثابت بالایی دمای بخار آب با عدد 100 در نظر گرفته شده و فاصله بین این دو نقطه به صد قسمت مساوی تقسیم می شود. هر قسمت را یک درجه سلسیوس می نامند. در مقیاس سلسیوس دما را با حرف و یکای آن را با علامت نشان می دهند. مثلاً برای بیان دمای 20 درجه سلسیوس می نویسیم:                   

تذکر: مقیاس سلسیوس را به این خاطر سانتی گراد می نامند که فاصله بین دو نقطه ثابت آن به صد قسمت مساوی تقسیم شده است.

دما را به عنوان یک کمیت فیزیکی تعریف کنید، یعنی برای آن یک روش اندازه گیری بنوسید، یکای آن را مشخص کنید و ابزار اندازه گیری آن را توضیح دهید.(برای این کار می توانید از کتاب فیزیک(1) و آزمایشگاه و یا هر کتاب فیزیک مناسب دیگری استفاده کنید). عیبها و مزیتهای روش اندازه گیری ای را که معرفی کرده اید بنویسید.

جواب: دما کمیتی است که درجه سردی یا گرمی جسم ها را نسبت به هم مشخص می کند. با توجه به اینکه گرما آثار مختلفی از جمله: انبساط، تغییر رنگ، تغییر مزه، تغییر هدایت الکتریکی و ... بر روی اجسام دارد، هر کدام از این آثار می توانند مبنایی برای اندازه گیری دمای آنها باشند. رایجترین مورد برای اندازه گیری دما استفاده از خاصیت انبساط مایعات در اثر افزایش انرژی گرمایی آنهاست که همانا ساختن دماسنجهای جیوه ای یا الکلی است.  همانطور که در فیزیک1 خواندید، این دماسنجها از یک لوله شیشه ای باریک سربسته( خالی از هوا) متصل به یکمخزن تشکیل شده اند. مخزن پر از جیوه( یا الکل) است. هنگامی که دماسنج را با جسمی  گرمتر از خود خود تماس می دهیم، حجم مایع داخل مخزت بیشتر می شود، (انبساط می یابد) و در لوله باریک بالا می رود و در یک ارتفاع معینی می ایستد. از این ارتفاع می توان برای مقایسه دمای اجسام مختلف با هم و یا با یک دمای اولیه قرار دادی استفاده کرد. زیرا هرچه دما بالاتر باشد، ارتفاع مایع بیشتر و هرچه دما کمتر باشد، ارتفاع مایع نیز کمتر خواهد بود. در این وسیله دو دمای پایینی و بالایی ثابتی وجود دارد که معمولاً دماهای آب در حال ذوب( دمای پایینی با عدد صفر) و دمای بخار آب جوش( دمای بالایی با عدد 100) هستند. فاصله  بین این دو دما به صد قسمت مساوی تقسیم می شود و هر قسمت را یک درجه سلسیوس( با علامت ) می نامند. مزیتهای مهم این وسیله آنست که  برای اندازه گیری دماهای متوسط مناسب است و به علت  سادگی  و کوچکی  براحتی قابل حمل  بوده و در بسیاری از مو قعیتها قابل استفاده می باشد. معایب  این  وسیله نیز آنست که قادر به اندازه گیری دماهای زیاد و یاخیلی کم نیست به عبارت دیگر دامنه اندازه گیری آن محدود است و نیز  به علت شیشه ای بودن لوله و جداره آن با اندک سهل انگاری می شکند و غیر قابل استفاده می شود.

شرط های ویژه برای تعیین نقاط ثابت دماسنجی در مقیاس سلسیوس کدامند؟

1- یخ باید خالص باشد زیرا ناخالصیها نقطه انجماد آب را پایین می آورند.

2- آب باید خالص باشد زیرا ناخالصیها دمای جوش آب را بالا می برند.

3- مخزن دماسنج را نباید در آب جوش فرو برد.  زیرا ممکن است دمای آب در قسمتهای  مختلف  آن اندکی تفاوت داشته باشد، در حالی که  دمای بخار مجاور سطح آب برابر نقطه جوش آب است.

4- فشار محیط باید یک اتمسفر باشد زیرا نقطه ذوب یخ و نقطه جوش آب به فشار محیط بستگی دارد.

مقیاس کلوین( یا مقیاس مطلق) چگونه است

در این مقیاس نقطه ثابت پایین دمای  273- یعنی کمترین دمای ممکن در طبیعت ( بنام صفر مطلق) در نظر گرفته می شود. این مقیاس  نقطه ثابت بالایی ندارد. زیرا در طبیعت برای دما حد بالایی یافت نشده است. در مقیاس کلوین دما را با حرف TK ( یا T) و یکای آن را با K نشان می دهند. مثلاً برای بیان دمای 300 درجه کلوین می نویسیم:        T=300K

مزیت مقیاس کلوین بر مقیاس سلسیوس چیست

اولاً نحوه درجه بندی این مقیاس  بر اساس دماهای واقعی در طبیعت است و ثانیاً تمام دماها چه پایین چه بالا در آن با علامت مثبت نشان داده می شود. از این رو مقیاس کلوین  در کارهای علمی رایجتر است و در سیستم بین المللی(SI) یکای کلوین بعنوان یکای دما انتخاب شده است.

تذکر:

1- پایین ترین دمای ممکن در طبیعت، دمای صفر  مطلق(   ) است. در این دما انرژی درونی جسم به حداقل ممکن خود می رسد اما برابر صفر نیست.

2- به دلایلی که بیان آنها از حد این کتاب فراتر است، رسیدن به دمای صفر مطلق امکان پذیر نیست.

3- یک قسمت( یک درجه) در مقیاس کلوین دقیقاً با یک قسمت در مقیاس سلسیوس برابر است.

4- مقیاس مطلق به افتخار ابداع کننده آن آقای کلوین به همین نام بیان می شود.