الفبای فیزیك كار و گرما

ما بدون « موتورهای گرمایی » نمی توانیم به نقاط دور دست مسافرت كنیم در این موتورها از سوخت برای ایجاد گازهای داغ منبسط شده ودرنتیجه ایجاد حركت, استفاده می شود

● كار و گرما

گرما نوعی انرژی است كه از اجسام گرم به اجسام سرد منتقل می شود.

● موتورهای حاوی گاز داغ ...

ما بدون « موتورهای گرمایی » نمی توانیم به نقاط دور دست مسافرت كنیم. در این موتورها از سوخت برای ایجاد گازهای داغ منبسط شده ودرنتیجه ایجاد حركت، استفاده می شود. همچنین، این موتورها توان اتومبیلها وقایقها وموشكها را تأمین می كنند وژنراتورهای برق را راه اندازی می كنند.

● توربینهای بخار ...

در نیروگاهها به كمك توربینهای بخار، گرمای تولید شده را به انرژی الكتریكی ( برق ) تبدیل می كنند. در مركز این توربینها چرخی قرار دارد كه از یكسری پره تشكیل شده و به یك میلهٔ گردان وصل است. درون دیگ، آب تحت فشار زیادی جوشیده وبخاری با فشار بسیار زیاد تولید می كند. این بخار با شدت به پره های توربین برخود كرده و موجب چرخش آنها می شود. در یك توربین بخار كه با دقت طراحی وساخته شده باشد، تنها یك سوم انرژی بخار صرف چرخاندن پره ها می شود.

● موتورهای بنزینی ...

در موتورها ی بنزینی، دراثر یك انفجار، گاز بسیار داغی ایجاد می شود. این گاز به جای خروج از موتو، موجب حركت یك پیستون می شود. در این نوع موتورها، مخلوطی از قطرات بنزین وهوا به عنوان سوخت موتور مورد استفاده قرار می گیرد. این مخلوط در داخل سیلنر ( استوانه ) توسط جرقهٔئ شمع منفجر می شود وگاز بسیار داغی تولید می كند. این گاز داغ، پیستون را به شدت به طرف پایین می راند.

▪ داخل یك موتور بنزینی معمولی چه اتفاقی می افتد ؟ …

پیستون یك موتور بنزینی چهار ضربه ای به ترتیب، به طرف پایین، بالا، پایین وبالا حركت می كند. حركت پیستون به طرف پایین وبالا یك ضربه نا میده می شود و هر ضربه اثر متفاوتی بر گازهای داخل سیلندر دارد. این ضربه ها به همین ترتیب و مدام تكرار می شوند.

● انبساط جامدات

چرا گرما جامدات را منبسط می كند ؟…

وقتی یك جسم جامد گرم می شود، مولكولهای آن با انرژی بیشتری ارتعاش می كنند وفاصلهٔ مولكولها از یكدیگر نیز بیشتر می شود. در نتیجه، این جسم جامد در تمام جهات، اندكی بزرگتر ( منبسط ) می شود.

● جریانهای همرفتی ( جابجایی )

انبساط وهمرفتی گرمایی ...

همرفت ، انتقال انرژی گرمایی توسط جریانهای مایع گرم ( یا گاز ) است.

هنگامی كه یك قطره از مایع گرم شود‌، منبسط شده وحجمش افزایش می یابد. البته مقدار ماده ( جرم آن ) تغییری نمی كند و در حجم منبسط شده پخش می شود. بنابراین چگالی یك مایع گرم كمتر از چگالی مایع سرد اطراف آن می شود. پس در یك ظرف محتوی مایع گرم وسرد، مایع سرد به طرف ته ظرف پایین خواهد رفت ومایع گرم بالا خواهد آمد. این مثال ساده، علت ایجاد جریان همرفتی را نشان می دهد.

● انبساط هوا

با گرم كردن هوا، انبساط آن وبا سرد كردن هوا، انقباض آن را خواهید دید.

وقتی یك بادكنك را در داخل ظرف آب جوش قرار دهید، هوای داخل آن منبسط می شود ( حجم بادكنك زیاد می شود ) و وقتی از ظرف خارج كنید، سرد شده وهوای داخل آن منقبض می شود ( حجم بادكنك كم می شود ). اندازه گیری انبساط هوا ...

وقتی كه فشار گاز ثابت نگه داشته شود، حجم جرم معینی از گاز، متناسب با دمای كلوین آن است. به عبارت دیگر،

C مقدار ثابت = T دمای گاز بر حسب كلوین / حجم گاز V

● رسانش گرما

قطعه ای از سیم مسی را بر روی شعلهٔ چوب كبریت نگهدارید. گرما سریعأ در سیم مسی منتقل می شود. با اینكه حركت گرما دیده نمی شود اما وقتی كه به انگشت شما می رسد آن را احساس می كنید. به این نوع انتقال انرژی گرمایی، رسانش یا هدایت گرمایی می گویند.

آزمایش : آیا آب رسانای خوبی برای گرماست ؟

یك لولهٔ آزمایش بلند را از آب سرد پر كنید وآن را بهصورت كج بر روی شعلهٔ ملایم چراغ نگه دارید. مقداری پودر رنگی را بالای آب بریزید و وسط لولهٔ آزمایش را بهآرامی حرارت دهید. بالا وپایین لوله را با دست لمس كنید تا دمای این دو نقطه را امتحان كنید.

آیا هوا رسانای خوبی برای گرماست ؟ عایقهای گرمایی خوب، نظیر پرها، بلوز های پشمی و پلی استایرن دارای حفره های كوچك هوا هستند. این حفره های كوچك، رسانای بدی برای گرما هستند، و عایقهای بسیار مؤثری به شمار می روند.در دما در صحبتهای روزمره، اغلب می گوییم كه « امروز هوا گرم است » یا « این چای سرد است ». اصطلاح علمی برای بیان میزان گرم بودن اجسام را دما می نامند.

● اندازه گیری دما

دماسنـجها طوری مدرج می شوند كه دمـا را بر حسب درجـهٔ سیلسیوس نـشان بدهند. یخ هـمیشه در دمـای یكسانـی ذوب مـی شـود كـه آن را صفر درجه سیلسیوس می نامند. بخار بالای آب در حال جوش در فشار معمولی نیز همیشه دمای یكسانی دارد كه آن را ۱۰۰ درجهٔ سیلسیوس می نامند. این دو دما را بر روی یك دماسنج مشخص می كند وفاصلهٔ بین آنها را به ۱۰۰ قسمت تقسیم می كنند و هر قسمت را یك درجهٔ سیلسیوس می گویند.

دماسنجهای پزشكی ــ از دماسنجهای پزشكی برای اندازه گیری دمای بدن انسان استفاده می شود.

دماسنجهای الكترونیكی ــ در دماسنجهای الكترونیكی از یك شاخص میله ای استفاده می شود، این شاخص، دما را به ولتاژ تبدیل می كند ودستگاه اكترونیكی، این ولتاژ را به صورت یك عدد نشان می دهد.