اثر گرما بر مواد

گرما مادر همه‌ی انرژی هاست. از موارد اثر گرما بر مواد مختلف می توان به تغییر حالت، تغییر رنگ و … اشاره کرد.

 مثلا هنگامی که امواج گرما انرژی دریافت می‌کنند، طول موج آن ها کاهش می‌یابد و با دریافت انرژی به طور متداول ، این امواج در محدوده طیف رنگی ( نور مرئی ) قرار می گیرند ، که در این حالت ما ، این امواج گرما را به صورت نور مشاهده می کنیم.

دانلود رایگان PDF این مقاله

اندازه گیری دما با دماسنج

برای اندازه گیری میزان گرما یا سرما از دماسنج استفاده می کنیم. واحد اندازه گیری در دماسنج، سلسیوس یا سانتیگراد می‌باشد. چگونگی درجه بندی کردن دما سنج به صورت زیر است:

مخزن دما سنج را در ظرف یخ در حال ذوب شدن می گذارند. در این حالت سطح مایع دماسنج در هر نقطه ای که قراربگیرد به عنوان صفر در نظر می گیرند و سپس مخزن دماسنج را در بخار آب جوش و فشار هوای کنار دریا قرار می دهند.

در این حالت سطح مایع درون لوله ی دماسنج در هر نقطه ای که قرار بگیرد آن نقطه را به عنوان ۱۰۰ در نظر می گیرند.

فاصله ی بین صفر تا ۱۰۰ را به ۱۰۰ قسمت مساوی تقسیم نموده و هر قسمت را یک درجه می نامند.

این نوع درجه بندی را مقیاس سلسیوس می گویند. سلیسیوس نام مخترع این نوع درجه بندی است. نام دیگر این نوع درجه بندی سانتی گراد است

اشکال مختلف اثر گرما بر مواد

اثر گرما بر مواد، خود را به شکل های متفاوتی به شرح زیر نشان می دهد.

۱.تغییر دما:

وقتی جسمی گرما دریافت کند ، بر اثر گرما، دمای آن افزایش می یابد و موقعی که جسم گرما از دست بدهد ، دمای آن کاهش می یابد.

اما وقتی جسم تغییر حالت می دهد، دمای آن ثابت می ماند . باید توجه داشت ، گرمایی که جسم می گیرد ، سبب افزایش انرژی جنبشی  ذرات آن می شود که به صورت بالا رفتن دما ظاهر می گردد.

 

‌الف-ذوب شدن:

اگر مواد جامد به اندازه کافی گرم شوند، اثر گرما باعث تبدیل جامد به مایع می شود. تبدیل مواد جامد به مایع ذوب شدن نام دارد.

ب-جامد شدن:

مواد مایع اگر به اندازه کافی سرد شوند، به جامد تبدیل می شوند. تبدیل مایع به جامد انجماد نام دارد. انجماد به معنی جامد شدن است.

ج-بخارشدن:

وقتی ‌آب دریا بخار می شود، گاز ایجاد شده است. معمولاً در هوا مقداری بخار آب وجود دارد. وجود این بخار در هوای مناطق شمالی و جنوبی کشورمان قابل حس است.تبدیل شدن مایع به گاز تبخیر نام دارد. تبخیر یعنی بخار شدن.

اگر گازها به اندازه کافی سرد شوند به مایع تبدیل می شوند و …

فرانسیس بیکن ( ۱۵۶۱ – ۱۶۲۶)  در کتابش به نام ارگانون نو نوشت: «  گرما از لحاظ ماهیت خود چیزی جز حرکت نیست… گرما عبارت است از حرکت متغییر اجزای بسیار ریز جسم.»

در اواخر قرن هیجدهم رمفرد ( ۱۷۵۳-۱۸۱۴)  در کتابش می نویسد: « هر قدر ذرات تشکیل دهنده ء جسم شدیدتر حرکت کنند ، جسم گرمتر خواهد بود، همانطور که هر قدر زنگ شدیدتر به ارتعاش درآید ، صدای آن بلندتر خواهد شد.»

  ژول (۱۸۱۸-۱۸۸۹)  با عتقاد به اینکه گرما ، نوعی انرژی است که مربوط به حرکت ذرات ماده می باشد ، رابطه ء تبدیل انرژی مکانیکی  به انرژی گرمایی را به دست آورد. مواد بر اثر تغییر دما ، تغییر حالت می دهند،  وقتی مایعی بر اثر تغییر دما به صورت گاز در می آید عمل تبخیر انجام شده  است

۲.تغییر حالت بر اثر گرما:

گرما می تواند جسم جامد مانند یخ را به مایع مانند آب و مایع را به گاز مانند بخار آب تبدیل کند و نیز می توان با گرما گرفتن از گاز آن را به مایع و با گرما گرفتن از مایع  آن را جامد تبدیل کرد.

 مثال از تغییر حالت: تبخیر

عوامل مؤثر  در سرعت  بخشیدن به عمل تبخیر عبارتند از :

۱-سطح تبخیر :هرچه سطح تبخیر بیشترباشدعمل تبخیر تندترانجام می شود.

۲-دما :آب در دمای بالاتر تندتر تبخیر می شود.

۳-بخار آب موجود درهوا:در هوای خشکآب تندتر تبخیر می شود.

خالص بودن آب : آب خالص  زودتر از آب نا خالص  بخار می شود…..

 

۳.انبساط و انقباض:

قانون انبساط و انقباض یک قانون علمی است. بر طبق این قانون، حجم مواد اعم از جامد ، مایع و گاز در اثر گرما گرفتن یا پس دادن گرما ، تغییر می کند.

اکثر مواد در اثر گرما گرفتن، (گرم شدن) افزایش حجم پیدا می کنند. البته بعضی از قانون های علمی استثنا هم دارند مثلا آب بر خلاف قانون انبساط و انقباض رفتار می‌کند. مواد دیگری نیز ممکن است استثنا باشند، اما نقش و اهمیت این مواد در زندگی و طبیعت به اندازه آب نیست.

 

۴.تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی بر اثر گرما:

اثر گرما می تواند سبب تغییر وضع مولکولهای سازنده مواد شود و خصوصیات فیزیکی آنها را تغییر دهد. برای نمونه اثر گرما، مقاوت و سختی و جرم  حجمی فلزات را تغییر می دهد.  گرما باعث تغییر شیمیایی می شود مثلا اگر رشته ای از نوار منیزیم را حرارت دهیم ، می سوزد و نور خیره کننده ای تولید می کند.

 تغییر نور و رنگ: مواد در اثر گرفتن گرما و افزایش دما می توانند از خود امواجی تابش کنند. این امواج ممکن است روی  چشم اثر  کند و سبب دیدن آن مواد شوند. در این صورت رنگ ماده مربوط به موجی است که آن ماده از خود تابش کرده است.

۵.تبدیل گرما به انواع انرژی:

انرژی گرمایی را می توان به انواع دیگر انرژی تبدیل کرد .

مثلا در پیل ترموالکتریک گرما به الکتریسیته تبدیل می شود. دانشمندی به نام «سی بک» در سال ۱۸۲۳ دریافت اگر محل اتصال دو فلز ناهمانند دارای اختلاف دمایی باشد، افت ولتاژ ایجاد می شود. بعدها این پدیده به نام «پدیده سی بک» شناخته شد.

در سال های بعد دانشمندان دیگری نشان دادند وقتی قطره آبی در محل اتصال سیم های فلزی ساخته شده از آنتیموان و بیسموت ریخته و جریان الکتریسیته اعمال شود، این قطره آب یخ خواهد زد و زمانی که جریان معکوس می شود، یخ ذوب می شود. این موضوع از اصول سرمایش ترموالکتریکی به شمار می رود.

 علت این پدیده آن است که الکترون ها حامل انرژی گرمایی هستند و می توانند توسط اعمال ولتاژ از باتری، از انتهای سرد به انتهای گرم حرکت کنند.

دانلود رایگان PDFاین مقاله

****    ****   ****

تیم تولید محتوای سایت توت مدیا امیدوار است این مقاله مورد استفاده شما قرار گرفته باشد.

جهت دسترسی به سایر مقالات درسی کلیک نمائید