تبدیل مایع - گاز
درس قبل درس بعد
آیکون راهنما آیکون تنظیمات تماس با ما پوشه بالاتر
×
آیکون روز و شب
باکلیک روی منوی سمت راست، فونت نوشته ها را به دلخواه خود تغییر دهید.
با کلیک روی نماد روز و شب، پس زمینه نوشته ها تیره می شود.
فهرست
جایگاه درس

تبدیل مایع - گاز - آموزش تصویری - زبان ساده

تبدیل مایع - گاز موارد زیر مکمل هم هستند. برای یادگیری پایدار، از همه آنها استفاده کنید:
1- متن را بخوانید
2- در آزمون شرکت کنید
توضیح بیشتر: دکمه راهنما در نوار بالایی را کلیک کنید .

محاسبه آنلاین مقدار گرما، جرم جسم، گرمای نهان تبخیر

سلام
ابزار زیر فوق العاده و بی نظیر است. چون بهترین شیوه یادگیری حل مسئله را ارائه می کند. در هیچ جای دیگری چنین ابزار فوق العاده ای را نمی توانید پیدا کنید. برای طراحی آن وقت زیادی صرف کردیم و کاملا رایگان در اختیار عموم قرار دادیم. لطفا از آن استفاده کنید. اعداد مختلف را وارد کنید و آنها را تغییر دهید. به این ترتیب شما می توانید بی نهایت سوال با پاسخ تشریحی ایجاد کنید. از همه مهمتر، حتی می توانید مسائل درون یا آخر فصل و نیز مثال های کتاب درسی را با آن حل کنید.
معلمان محترم می توانند برای طراحی سوال و یا بررسی درستی سوال خود، از این ابزار ارزشمند استفاده کنند( پس از آنکه نرم افزار سوال را تولید کرد می توانید ظاهر و ادبیات سوال را به دلخواه خود تغییر دهید). با احترام: ژرفنما
روش استفاده:
در قسمت پایین، سه ورودی اعداد وجود دارد. در دو ورودی، عدد دلخواه خود را وارد کنید. سپس روی دکمه محاسبه کلیک کنید. تا حل تشریحی آن، ارائه می شود.
توضیح بیشتر
  1. فرض کنید سه ورودی برای عدد داریم اگر در ورودی اول و دوم، عدد وارد کنید کمیت سوم حساب می شود. اما اگر در ورودی دوم و سوم، عدد وارد کنید کمیت اول حساب می شود و ...
  2. برای وارد کردن اعداد توان دار، ما از ساده ترین روش ( یعنی e-notation )استفاده کردیم. برای این کار، از حرف e استفاده کنید. مثلا 105 × 3 را به صورت 3e5 وارد کنید همچنین 5-10 × 3 را به صورت 3e-5 وارد کنید عدد 19-10 × 1/6 را به صورت 1.6e-19 وارد کنید
    عددی مانند 105 را به صورت 1e5 وارد کنید.(یعنی به صورت e5 وارد نکنید).
    دقت کنید هنگام وارد کردن e صفحه کلید شما انگلیسی باشد وگرنه وارد نمی شود.
  3. برای وارد کردن اعداد اعشاری، مثلا 6/5 به جای علامت اعشار / از علامت نقطه . استفاده کنید




1 - تبخیر و جوش و میعان


در درس های قبل گفتیم: تبخیر و جوش یعنی تبدیل مایع به گاز اما میعان تبدیل گاز به مایع است. دقت کنید هر چند تبخیر و جوش، هردو تبدیل مایع به گاز هستند اما با هم فرق دارند.  تبخیر در هر دمایی رخ می دهد. اگر تبخیر در دمای جوش انجام شود به آن جوشیدن می گویند اما اگر در دمای پایین تر از دمای جوش رخ دهد به آن تبخیر سطحی می گویند. نکات زیر کلیدی و مهم هستند.

  1.  در اینجا اجسام بلورین را بررسی می کنیم. این اجسام دمای تبخیر و دمای جوش مشخصی دارند.
  2.  هنگام جوش یا میعان، دمای اجسام بلورین تغییر نمی کند.
  3.  دمای جوش و میعان و تبخیر به فشار وارد بر جسم و همچنین به جنس این مواد بستگی دارد.
  4.  افزایش فشار سبب افزایش نقطه جوش می شود.
  5.  تبخیر( تبخیر سطحی و جوشیدن) یک عمل گرماگیر است.  جسم از محیط گرما می گیرد( Q مثبت است). اما عمل میعان یک عمل گرمازا است. یعنی محیط از جسم گرما می گیرد و جسم گرما از دست می دهد( Q منفی است).
  6.  دمای جوش با دمای میعان برابر است.
  7. تبخیر در هر دمایی رخ می دهد. اما جوش و میعان فقط در دمای جوش رخ می دهد.
  8. تبخیر سطحی در سطح مایع رخ می دهد. اما جوش در تمام نقاط مایع رخ می دهد.
  9.  میزان تبخیر سطحی، به دمای و مساحت سطح مایع و رطوبت هوای اطراف، بستگی دارد.
  10. در اجسام بلورین، هنگام تغییر حالت( تغییر فاز ) دما تغییر نمی کند. اما انرژی درونی تغییر می کند

مثال 1: به سوال های زیر با بیان دلیل،  پاسخ دهید.
  1. چرا لباس ها در هوای گرم، زود تر خشک می شود؟
  2. وزیدن باد، چه اثری بر سرعت تبخیر سطحی دارد؟
  3. چرا کوزه باعث می شود که آب درون آن سرد باشد؟
  4. چرا وقتی پارچه را پهن می کنیم زود تر خشک می شود؟
  5. عرق کردن چه تاثیری روی بدن انسان دارد؟
پاسخ:
  1.  در هوای گرم، جنبش مولکولی بیشتر است. بنابراین، مولکول های سطح مایع، راحت تر، فرار می کنند.
  2. وقتی تبخیر رخ می دهد مولکول های مایع، از سطح مایع فرار می کنند. این مولکول ها در اطراف مایع جمع شده و فضا را اشباع می کنند. در نتیجه مولکول های دیگر نمی توانند از سطح جدا شوند. اما وزش باد باعث می شود این مولکول ها دور شوند. در نتیجه تبخیر بهتر انجام می شود.
  3. بخشی از آب که به سطح کوزه تراوش کرده تبخیر می شود. تبخیر یک عمل گرماگیر است. این گرما از آب درون کوزه دریافت می شود. بنابراین، آب درون کوزه سرد می گردد.
  4. وقتی پارچه را پهن می کنیم، سطح تماس آن بیشتر می شود. در نتیجه مولکول های بیشتری در تماس با هوای آزاد قرار می گیرند. بنابراین تبخیر بهتر انجام می شود.
  5. وقتی بدن عرق می کند، عرق به سطح پوست می رسد و تبخیر می شود. تبخیر یک عمل گرماگیر است و گرمای را از بدن می گیرد. بنابراین سبب سرد شدن بدن می شود.

مثال 2:
هنگامی که آب را گرم می کنیم دو نوع صدای متفاوت ایجاد می شود. علت چیست؟
پاسخ:
صدای اول مربوط به حباب های درون مایع و زیر سطح مایع است. اما صدای دوم مربوط به حباب های سطح مایع است.
وقتی آب را گرم می کنیم در کف ظرف دما بیشتر است و حباب تشکیل می شود. این حباب ها بالا می آیند و با آب بالاتر که کمی سرد تر است برخورد می کنند و قبل از اینکه به سطح مایع برسند به آب تبدیل می شوند. این تبدیل شدن با یک نوع صدای تیز همراه است.
بعد از این مرحله حباب ها به سطح مایع می رسند و صدای دیگری ایجاد می کنند. این صدا به صدای غلغل معروف است.


2 - محاسبه گرمای لازم برای تبخیر و میعان


محاسبه گرمای لازم برای تبخیر و میعان

گرمای مورد نیاز برای آنکه جسمی را تبخیر کنیم و یا آنکه سبب میعان آن شویم از فرمول روبرو محاسبه می شود.

  1.   تبخیرQ گرمایی لازم بر حسب ژول که برای تبخیر جسم لازم است، جسم از محیط گرما می گیرد. پس علامت Q مثبت است.
  2.   میعانQ گرمای لازم بر حسب ژول، که برای میعان لازم است، جسم گرما از می دهد، پس علامت Q منفی است.
  3.   m جرم جسم است. در این فرمول باید بر حسب کیلوگرم باشد. یعنی اگر یکای دیگری باشد به کیلوگرم تبدیل کنید.
  4.    LF گرمای نهان تبخیر است. مقدار گرمایی است که برای انجماد یا تبخیر 1 کیلوگرم ماده نیاز است. معمولا بر حسب kJ/kg بیان می شود. در این حالت باید آن را در 1000 ضرب کرد.
  5.  گرمای نهان تبخیر به دمای جسم بستگی دارد. در واقع با افزایش دما، این اعداد کاهش می یابند. مثلا گرمای نهان تبخیر آب در دمای 15 درجه 2454 است اما در 50 درجه 2374 است. 

مثال 3:
دو مثال زیر را با هم مقایسه کنید. چه نتیجه ای می گیرید. شرایط مشابه است. برای آنکه مقدار 2 کیلوگرم آب تبخیر شود. چه مقدار گرما لازم است.( گرمای نهان تبخیر آب در دمای 15 درجه 2454 است اما در 50 درجه 2374 و بر حسب kJ/kg است). 
  1. دمای آب 15 درجه سلسیوس است.
  2. دمای آب 50 درجه سلسیوس است.
پاسخ:
مسئله محاسبه گرمای لازم برای تبخیر و میعان 
از مقایسه این دو پاسخ متوجه می شویم که برای تبخیر آبی که در دمای پایین تری قرار دارد، گرمای بیشتری لازم است.
دقت کنید که ما گرمای نهان تبخیر را در 1000 ضرب کردیم زیرا در متن سوال، این مقدار بر حسب KJ بیان شده است. اما یکای استاندارد انرژی J است.

فرمول گرما و توانتوجه:

ممکن است در برخی مسائل، وسیله گرم کننده داشته باشیم. مثلا یک گرمکن، سماور، کتری، بخاری برقی و ... در این صورت اگر توان یا بازده آن وسیله را بدانیم از فرمول های روبرو استفاده کرده و گرمای تولید شده را محاسبه  می کنیم. سپس فرمول های تغییر دما یا تغییر حالت را به کار می بریم.

  1.  P توان الکتریکی بر حسب وات
  2.  t زمان بر حسب ثانیه.
  3. Ra بازده است که یکا ندارد و بر حسب درصد بیان می شود.
  4.  Q گرما بر حسب ژول.


مثال 4:
مقدار 1800 گرم آب در یک سماور برقی 800 وات می ریزیم. از لحظه ای که آب به دمای جوش می رسد، پس از چه مدت 20 درصد آب تبخیر می شود؟ فرض کنید گرمای نهان تبخیر آب 2374 و بر حسب kJ/kg است.
پاسخ:
مسئله دوم محاسبه گرمای لازم برای تبخیر و میعان دقت کنید این سوال چند نکته دارد .
  1. جرم اولیه را بر 1000 تقسیم کردیم تا به کیلوگرم تبدیل شود. شد 1/8 کیلوگرم.
  2. تمام آب تبخیر نمی شود بلکه 20 درصد آن تبخیر می شود. به همین دلیل در خط اول آن را در 0/20 ضرب کردیم.
  3.  به یکای گرمای نهان تبخیر دقت کنید. در آن KJ مشاهده می کنید. بنابراین آن را در 1000 ضرب کردیم تا بر حسب ژول به دست آید.


3 - اثر فشار بر دمای تبخیر و میعان


اگر فشار وارد بر یک ماده افزایش یابد نقطه جوش آن افزایش می یابد. مثلا آب را در نظر بگیرید. در شرایط استاندارد که فشار 1 اتمسفر است، در دمای 100 درجه سلسیوس به جوش می آید. اگر فشار را افزایش دهیم آب در 100 درجه به جوش نمی آید مثلا در دمای 102 درجه به جوش می آید.  فرض کنید  فشار را بیشتر کردیم در این حالت آب در دمای مثلا 103 درجه به جوش می آید.

 برعکس، فرض کنیم فشار را کمتر از مقدار استاندارد کنیم در این صورت آب در مثلا 98 درجه به جوش می آید.

مثال 5: به سوال های زیر با بیان دلیل پاسخ دهید.
  1.  چرا تخم مرغ در ارتفاعات دیرتر می پزد؟
  2. چرا غذا در ظروف زودپز سریع تر می پزد؟
  3. چرا در هوای مرطوب، احساس گرمای بیشتری می کنیم؟
  4. چرا آب در کره ماه به سرعت تبخیر می شود؟
پاسخ:
  1.  در ارتفاعات فشار کمتر است. بنابراین آب در دمای کمتر از 100 درجه ( مثلا 95 درجه) به جوش می آید و این سبب می شود گرمای لازم به تخم مرغ نرسد.
  2. در ظروف زودپز، فشار بالا است و بنابراین دمای جوش نیز بالا است( مثلا در105 درجه) در این صورت گرمای بیشتری به غذا می رسد.
  3. وقتی هوا مرطوب است. بخار بیشتری در هوا وجود دارد و از تبخیر شدن جلوگیری می کند.
  4. کره ماه اتمسفر ندارد. بنابراین فشار آنجا بسیار ناچیز است و مواد به سرعت تبخیر می شوند.( مثلا اگر لباس فضایی نباشد آب دهان در چند ثانیه تبخیر می شود).

مثال 6:
یک قطعه یخ با جرم 2 کیلوگرم و دمای 10 درجه زیر صفر را می خواهیم به بخار 100 درجه تبدیل کنیم. چه  مقدار گرما نیاز است؟ گرمای ویژه یخ را 2100 و گرمای ویژه آب را 4200 و گرمای نهان تبخیر یخ 334kJ/kg  گرمای نهان تبخیر آب 2258kJ/kg
پاسخ:
مسئله سوم محاسبه گرمای لازم برای تبخیر و میعان چهار نوع گرما را باید حساب کنیم
  1. گرمای Q1 برای آنکه دمای یخ را از  10- به صفر برساند. این فرمول تغییر دما است. 
  2. گرمای Q2 برای تبخیر یخ است. از فرمول تغییر حالت استفاده می کنیم. 
  3. گرمای Q3 برای آنکه آب صفر درجه را به آب 100 درجه برساند. این فرمول تغییر دما است. 
  4. گرمای Q4 لازم برای جوشاندن آب است. آن را به کمک فرمول تغییر حالت حساب می کنیم. 

سوال های چهار گزینه ای

در سوالات زیر لطفا گزینه درست را انتخاب کنید.
1- کدام عبارت زیر درباره تبخیر سطحی و جوشیدن نادرست است؟
a-
b-
c-
d-
. . . . . .
2- کدام عبرت زیر نادرست است؟
a-
b-
c-
d-
. . . . . .
3- کدام عبارت زیر نادرست است؟
a-
b-
c-
d-
. . . . . .
4- در اجسام بلورین، هنگام تغییر حالت، دما ... اما انرژی درونی ...
a-
b-
c-
d-
. . . . . .
5- کدام عبارت درست است؟
a-
b-
c-
d-
. . . . . .
6- مقدار 2 کیلوگرم آب 15 درجه داریم. چند ژول گرما لازم است تا همه آن تبخیر شود( گرمای نهان تبخیر آب در دمای 15 درجه 2454  بر حسب kJ/kg است). 
a-
b-
c-
d-
. . . . . .
7- مقدار 1800 گرم آب در یک سماور برقی 800 وات می ریزیم. از لحظه ای که آب به دمای جوش می رسد، پس از چند دقیقه 20 درصد آب تبخیر می شود؟ فرض کنید گرمای نهان تبخیر آب 2374 و بر حسب kJ/kg است.
a-
b-
c-
d-
. . . . . .
8- یک قطعه یخ با جرم 2 کیلوگرم و دمای 10 درجه زیر صفر را می خواهیم به بخار 100 درجه تبدیل کنیم. چه  مقدار گرما نیاز است؟ گرمای ویژه یخ را 2100 و گرمای ویژه آب را 4200 و گرمای نهان ذوب یخ 334kJ/kg  گرمای نهان تبخیر آب 2258kJ/kg
a-
b-
c-
d-
. . . . . .

سوال های پرتکرار

چند تفاوت تبخیر و جوشیدن را بیان کنید.

تبخیر در هر دمایی رخ می دهد اما عمل جوش فقط در دمای جوش انجام می شود. تبخیر در سطح مایع رخ می دهد اما جوشیدن در تمام نقاط مایع انجام می شود.

در عمل تبخیر و میعان علامت گرما یعنی Q را چگونه مشخص می کنیم؟

در تبخیر یا جوش علامت Q مثبت است زیرا عمل گرماگیر است. در میعان علامت Q منفی است زیرا عمل گرمازا است.

برای محاسبه گرمای لازم جهت جوش یا تبخیر یا میعان از چه فرمولی استفاده می کنیم؟

جوش یا تبخیر از Q = mLv و برای میعان از  Q = -mLv

امتیاز دهی

ممنون که با دادن امتیاز، باعث دلگرمی ما جهت ادامه کار می شوید.
1 2 3 4 5

تعداد رای = 3
میانگین امتیاز 3.67 از 5

بخش نظرات


--------------