کار و گرما
گرما نوعی انرژی است که از اجسام گرم به اجسام سرد منتقل می شود.
موتورهای حاوی گاز داغ ...
ما
بدون « موتورهای گرمایی » نمی توانیم به نقاط دور دست مسافرت کنیم. در این
موتورها از سوخت برای ایجاد گازهای داغ منبسط شده ودرنتیجه ایجاد حرکت،
استفاده می شود. همچنین، این موتورها توان اتومبیلها وقایقها وموشکها را
تأمین می کنند وژنراتورهای برق را راه اندازی می کنند.
توربینهای بخار ...
در
نیروگاهها به کمک توربینهای بخار، گرمای تولید شده را به انرژی الکتریکی (
برق ) تبدیل می کنند. در مرکز این توربینها چرخی قرار دارد که از یکسری
پره تشکیل شده و به یک میلة گردان وصل است. درون دیگ، آب تحت فشار زیادی
جوشیده وبخاری با فشار بسیار زیاد تولید می کند. این بخار با شدت به پره
های توربین برخود کرده و موجب چرخش آنها می شود. در یک توربین بخار که با
دقت طراحی وساخته شده باشد، تنها یک سوم انرژی بخار صرف چرخاندن پره ها می
شود.
موتورهای بنزینی ...
در
موتورها ی بنزینی، دراثر یک انفجار، گاز بسیار داغی ایجاد می شود. این گاز
به جای خروج از موتو، موجب حرکت یک 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 جرقةئ شمع منفجر می شود
وگاز بسیار داغی تولید می کند. این گاز داغ، پیستون را به شدت به طرف
پایین می راند.
داخل یک موتور بنزینی معمولی چه اتفاقی می افتد ؟ …
پیستون
یک موتور بنزینی چهار ضربه ای به ترتیب، به طرف پایین، بالا، پایین وبالا
حرکت می کند. حرکت پیستون به طرف پایین وبالا یک ضربه نا میده می شود و هر
ضربه اثر متفاوتی بر گازهای داخل سیلندر دارد. این ضربه ها به همین ترتیب
و مدام تکرار می شوند.
انبساط جامدات
چرا گرما جامدات را منبسط می کند ؟…
وقتی
یک جسم جامد گرم می شود، مولکولهای آن با انرژی بیشتری ارتعاش می کنند
وفاصلة مولکولها از یکدیگر نیز بیشتر می شود. در نتیجه، این جسم جامد در
تمام جهات، اندکی بزرگتر ( منبسط ) می شود.
جریانهای همرفتی ( جابجایی )
انبساط وهمرفتی گرمایی ...
همرفت ، انتقال انرژی گرمایی توسط جریانهای مایع گرم ( یا گاز ) است.
هنگامی
که یک قطره از مایع گرم شود‌، منبسط شده وحجمش افزایش می یابد. البته
مقدار ماده ( جرم آن ) تغییری نمی کند و در حجم منبسط شده پخش می شود.
بنابراین چگالی یک مایع گرم کمتر از چگالی مایع سرد اطراف آن می شود. پس
در یک 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 کردن هوا، انبساط آن وبا سرد کردن هوا، انقباض آن را خواهید دید.
وقتی
یک بادکنک را در داخل ظرف آب جوش قرار دهید، هوای داخل آن منبسط می شود (
حجم بادکنک زیاد می شود ) و وقتی از ظرف خارج کنید، سرد شده وهوای داخل آن
منقبض می شود ( حجم بادکنک کم می شود ). اندازه گیری انبساط هوا ...
وقتی که فشار گاز ثابت نگه داشته شود، حجم جرم معینی از گاز، متناسب با دمای کلوین آن است. به عبارت دیگر،
C مقدار ثابت = T دمای گاز بر حسب کلوین / حجم گاز V
رسانش گرما
قطعه
ای از سیم مسی را بر روی شعلة چوب کبریت نگهدارید. گرما سریعأ در سیم مسی
منتقل می شود. با اینکه حرکت گرما دیده نمی شود اما وقتی که به انگشت شما
می رسد آن را احساس می کنید. به این نوع انتقال انرژی گرمایی، رسانش یا
هدایت گرمایی می گویند.
آزمایش : آیا آب رسانای خوبی برای گرماست ؟
یک
لولة آزمایش بلند را از آب سرد پر کنید وآن را بهصورت کج بر روی شعلة
ملایم چراغ نگه دارید. مقداری پودر رنگی را بالای آب بریزید و وسط لولة
آزمایش را بهآرامی حرارت دهید. بالا وپایین لوله را با دست لمس کنید تا
دمای این دو نقطه را امتحان کنید.
آیا هوا رسانای خوبی برای گرماست ؟
عایقهای
گرمایی خوب، نظیر پرها، بلوز های پشمی و پلی استایرن دارای حفره های کوچک
هوا هستند. این حفره های کوچک، رسانای بدی برای گرما هستند، و عایقهای
بسیار مؤثری به شمار می روند.در دما در صحبتهای روزمره، اغلب می گوییم که
« 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 که دمـا را بر حسب درجـة سیلسیوس نـشان بدهند. یخ
هـمیشه در دمـای یکسانـی ذوب مـی شـود کـه آن را صفر درجه سیلسیوس می
نامند. بخار بالای آب در حال جوش در فشار معمولی نیز همیشه دمای یکسانی
دارد که آن را 100 درجة سیلسیوس می نامند. این دو دما را بر روی یک دماسنج
مشخص می کند وفاصلة بین آنها را به 100 قسمت تقسیم می کنند و هر قسمت را
یک درجة سیلسیوس می گویند.
دماسنجهای پزشکی ــ از دماسنجهای پزشکی برای اندازه گیری دمای بدن انسان استفاده می شود.
دماسنجهای
الکترونیکی ــ در دماسنجهای الکترونیکی از یک شاخص میله ای استفاده می
شود، این شاخص، دما را به ولتاژ تبدیل می کند ودستگاه اکترونیکی، این
ولتاژ را به صورت یک عدد نشان می دهد.