گرما - آموزش تصویری - زبان ساده

1 - گرما چیست؟ و چه نکات مهمی دارد؟

ابتدا تعریف زیر راخوب مطالعه کنید.

گرما نوعی انرژی‌ است که به دلیل اختلاف دما، به طور طبیعی از مکان گرم به سرد منتقل می‌شود.

1. دما و گرما را باهم اشتباه نگیرید. گرما نوعی انرژی است. اما دما میزان سردی و گرمی اجسام را نشان می دهد.
2. چون گرما از نوع انرژی است. بنابراین توانایی انجام کار دارد. به همین دلیل همانند انرژی و کار، بر حسب ژول بیان می شود.
3. علت انتقال گرما، اختلاف دما است. یعنی اگر دمای دو جسم یکسان باشد، گرمای خالصی بین آنها مبادله نمی شود.
4. گرما به طور طبیعی از مکان گرم به سرد منتقل می شود. مثلا از بخش گرم اتاق که مجاور بخاری است، به بخش سرد که دورتر است منتقل می شود.
5. در تعریف گفتیم به طور طبیعی، زیرا می توان فرایند را برعکس کرد. یعنی با صرف انرژی، گرما را از جای سرد به جای گرم منتقل کرد، اما این دیگر طبیعی نیست( بررسی بیشتر در ترمودینامیک).
6. گرما از دیدگاه اتمی و مولکولی: اگر به جسمی گرما بدهیم، جنبش مولکولی آن زیاد می شود. این سبب می گردد که انرژی جنبشی ذرات آن افزایش یابد. به همین دلیل وقتی به جسم داغ دست می زنیم دست ما می سوزد. 

2 - فرمول انتقال گرما

اگر به جسمی گرما بدهیم، دمای آن افزایش می یابد، برای محاسبه گرمای منتقل شده از فرمول روبرو استفاده می کنیم.

1.   Q گرمای مبادله شده برحسب ژول است. اگر جسمی گرما دریافت کند، گرم می شود. در این صورت Q مثبت است.  اگر جسمی گرما از دست بدهد، سرد می شود، Q منفی است. مثلا اگر جسمی 20 ژول گرما از دست بدهد در فرمول به جای Q عدد 20- قرار می دهیم.
2.  m جرم جسم را برحسب کیلوگرم قرار دهید. یعنی اگر جرم برحسب دیکر یکاها بیان شود آن را حتما به کیلوگرم تبدیل کنید.
3.   c گرمای ویژه جسم، یک عدد است که برای هر ماده، عدد معینی است. این عدد معمولا به صورت یک جدول داده می شود. 
4.   ΔT = T₂-T₁ تغییرات دما است. اکر دمای جسم افزایش یابد ΔT  را با علامت مثبت قرار دهید و اگر کاهش یابد علامت آن منفی است. ΔT = Δθ یعنی دما را می توانیم بر حسب سلسیوس یا بر حسب کلوین بنویسیم. اما اگر دما بر حسب فارنهایت باشد باید آن را بر 1/8 ( یک و هشت دهم) تقسیم کنیم و سپس در فرمول قرار دهیم. 

3 - رابطه گرمای ویژه و ظرفیت گرمایی

1. گرمای ویژه c، مقدار گرمایی است که دمای یک کیلوگرم از جسم را 1 کلوین بالا می برد. یکای آن ژول بر کیلوگرم کلوین است ( ^J/_kg.K  ).
2. ظرفیت گرمایی C مقدار گرمایی است که دمای جسم را یک کلوین بالا می برد. ظرفیت گرمایی را با C نشان می دهند. یکای آن ژول بر کلوین است ( ^J/_K  ).
3. رابطه گرمای ویژه و ظرفیت گرمایی به این صورت است C = mc. یعنی اگر گرمای ویژه را در جرم ضرب کنیم ظرفیت گرمایی به دست می آید.
4. اگر ظرفیت گرمایی را داشته باشیم فرمول مذکور به صورت Q = CΔT نوشته می شود. در واقع جرم را ننوشتیم. برای آنکه این قسمت را بهتر متوجه شوید به مثال زیر توجه کنید.