• مشکی
  • سفید
  • سبز
  • آبی
  • قرمز
  • نارنجی
  • بنفش
  • طلایی
مطالب مرتبط
  • تعادل گرمايي و دماي تعادل
    تعادل گرمايي و دماي تعادل
    بعضي از افراد وقتي براي رفتن به جايي عجله دارند و از طرفي يك چايي داغ انتظار آنها را براي خورده شدن مي‏كشد! كمي آب معمولي به چايي اضافه مي‏كنند. چرا؟ ...
  • تفاوت گرما و انرژي دروني
    تفاوت گرما و انرژي دروني
    وقتي مقداري آب را روي شعله قرار مي‏دهيم دماي آن بالا مي‏رود. آيا انرژي دروني آب نيز افزايش مي‏يابد؟.....
  • دماسنج فرينه (ماكزيمم و مي ‏نيمم)
    دماسنج فرينه (ماكزيمم و مي ‏نيمم)
    اين دماسنج براي اندازه‏گيري حداكثر و حداقل دما (ماكزيمم و مي‏نيمم دما) در يك شبانه‏روز استفاده مي‏شود. ....
عضویت در خبرنامه
  • تعداد بازديد :
  • 34524
  • شنبه 25/10/1389
  • تاريخ :

ظرفیت گرمایی ویژه

همان طور كه می ‏دانید دادن گرما به جسم باعث افزایش دمای آن می ‏شود اما سؤال این است كه:

افزایش دما چه رابطه ‏ای با مقدار گرمای داده شده دارد؟

یا میزان افزایش دما به چه عواملی بستگی دارد؟

اجازه دهید سؤال فوق را به شكل دیگری مطرح كنیم:

   1ـ ظرف آبی را روی اجاق گاز روشن قرار دهید. آیا زمان لازم برای رساندن دمای آب از30 درجه به 40 درجه با زمان لازم برای رساندن دمای آب از  30 درجه به 90 درجه یكسان است؟

 

ظرفیت گرمایی ویژهظرفیت گرمایی ویژه

 

  2ـ آیا زمان لازم برای به جوش آوردن یك لیوان آب توسط یك اجاق گاز با زمان لازم برای جوش آوردن یك پارچ آب یكسان است؟

ظرفیت گرمایی ویژهظرفیت گرمایی ویژه

 

   3ـ آیا زمان لازم برای رساندن دمای یك كیلوگرم آب از 30 به 40 با زمان لازم برای رساندن دمای یك كیلوگرم روغن یا یك كیلوگرم آهن از 30 به 40 یكی است؟

 

ظرفیت گرمایی ویژهظرفیت گرمایی ویژه

 

با یك بررسی ساده می ‏توان دید كه زمان های گفته شده در تمام موارد بالا یكسان نخواهد بود.

با توجّه به اینكه توان حرارتی (مقدار گرمای تولید شده در واحد زمان) اجاق گاز یا گرمكن برقی تغییر قابل توجّهی نمی كند، با برابر نبودن زمان های مثال های فوق می ‏توان نتیجه گرفت كه گرمای مصرف شده در موارد بالا (برای تغییرات گفته شده) یكسان نیست. بنابراین می ‏توان گفت:

   1- گرمای مورد نیاز برای افزایش دمای یك جسم به میزان افزایش دما جسم بستگی دارد.

   2- گرمای مورد نیاز برای افزایش دمای یك جسم به مقدار جرم آن بستگی دارد.

   3- گرمای مورد نیاز برای افزایش دما یك جسم به جنس جسم نیز بستگی دارد.

 

به نظر شما چگونه می ‏توان رابطه بین گرما (Q) با جرم (m)، دما (q) و جنس را به دست آورد؟

معمولاً اثر جنس را در روابط فیزیكی به صورت یك ضریب ثابت نشان می‏ دهند. بنابراین می ‏بایست رابطه را بین گرما (Q)، جرم (m) و دما (q) بیابیم برای این منظور یك كمیت را ثابت نگه می ‏داریم و رابطه را بین دو كمیت دیگر پیدا می ‏كنیم و در نهایت اثر كمیت سوّم را نیز به رابطه اضافه كنیم. به آزمایش های زیر توجّه كنید.


آزمایش کنید.

در این آزمایش در صدد به دست آوردن رابطه بین گرما (Q) و دما (q) هستیم، بنابراین جرم (m) را ثابت نگه می ‏داریم.

مقداری آب را در ظرفی ریخته و روی اجاق گاز یا گرمكن برقی قرار دهید. یك دماسنج درون آب قرار داده و اجاق گاز یا گرمكن برقی را روشن كنید. وقتی دمای آب به 35 رسید زمان سنج را بكار اندازید و به ازای هر 5 افزایش دما، زمان را یادداشت كنید.

 

ظرفیت گرمایی ویژه

 

نمودار زمان بر حسب  دما را رسم كنید تا بتوانید داده ‏ها را بهتر تجزیه و تحلیل كنید. با توجّه به نمودار چه نتیجه‏ای می‏ توان گرفت؟

اگر از آزمایش (نمودار) بالا بتوان نتیجه گرفت كه افزایش دما با زمان متناسب است، آیا می ‏توان این نتیجه را هم گرفت كه گرما افزایش دما با (Q) متناسب است؟


آزمایش کنید.

در این آزمایش رابطه بین گرما (Q) و جرم (m) را به دست می ‏آوریم. در این حالت، تغییر دما را ثابت نگه می ‏داریم.

یك لیوان آب را داخل ظرفی ریخته و ظرف را روی اجاق گاز یا گرمكن برقی قرار دهید. سپس دماسنجی در آب قرار داده و زمان لازم برای افزایش دمای آب از 40 به 50 را اندازه بگیرید.

 

ظرفیت گرمایی ویژه

   

 حال همین كار را برای دو لیوان، سه لیوان،... ده لیوان آب تكرار كنید.

 

ظرفیت گرمایی ویژه

    

نمودار زمان بر حسب تعداد لیوان ها را رسم كنید. با توجّه به نمودار چه نتیجه‏ ای می ‏توان گرفت؟

(دقت كنید كه تعداد لیوان ها نماینده جرم و زمان نماینده گرما است.)

 


برای اینكه آزمایش ‏های بالا دقیق ‏تر انجام شود بایستی ظرف آب عایق بندی شود تا اتلاف گرما نداشته باشیم. بهتر است برای گرم كردن آب از یك مقاومت الكتریكی یا المنت برقی استفاده شود تا بتوانیم گرمای داده شده به آب را محاسبه كنیم.

 

ظرفیت گرمایی ویژهظرفیت گرمایی ویژه

   

 در مدل سازی زیر این موارد رعایت شده است.

 بنابراین با توجّه به موارد گفته شده و آزمایش ‏ها خواهیم داشت:

ظرفیت گرمایی ویژه

ظرفیت گرمایی ویژه

 

در این رابطه c ضریب تناسب است كه بستگی به جنس جسم دارد و به آن ظرفیت گرمایی ویژه گفته می ‏شود.

ظرفیت گرمایی ویژه یك جسم مقدار گرمایی است كه دمای واحد جرم جسم را یك درجه سلسیوس افزایش دهد.

اما مقدار ظرفیت گرمایی ویژه (c) یك جسم چگونه به دست می‏آید؟

مقدار گرمایی (Q) كه باعث می‏شود دمای جسمی به جرم (m) به اندازه معینی افزایش یابدظرفیت گرمایی ویژهرا اندازه گرفته و با استفاده از رابطه ظرفیت گرمایی ویژهمی‏توان مقدار c را به دست آورد.


 به عنوان مثال آزمایش نشان می ‏دهد كه اگر 4200j گرما به یك لیتر آب با دمای5/15 درجه سانتیگراد داده شود، دمای آب به 5/16 درجه سانتیگراد می ‏رسد بنابراین داریم:

ظرفیت گرمایی ویژه

البته در دماهای دیگر ظرفیت گرمایی ویژه آب كمی متفاوت است ولی در مسائلی كه در پیش رو داریم آنرا ثابت و برابر4200 فرض می‏كنیم.

در جدول زیر ظرفیت گرمایی چند جسم بر حسب  آمده است.

ظرفیت گرمایی ویژه

 

جهت مشاهده مطالب بیشتر از گرما و ترمودینامیک اینجا را کلیک کنید.

 

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم: سمیرا بادامستانی

   

UserName