پاسخ دهید : فصل 2 :
1 – آیا می شود با یک دما سنج الکلی دمای جوش آب را اندازه گیری کرد؟ توضیح دهید.
نقطه جوش الکل برابر 79 درجه سانتی گراد و نقطه جوش آب برابر 100 درجه سانتی گراد است و چون نقطه ی جوش آب بالاتر از گستره ی دما سنج الکلی است. لذا نمی توان ازدما سنج الکلی برای اندازه گیری نقطه جوش آب استفاده کرد.
2 – یک لیوان آب داریم. اگر به جای یک جسم با دمای بالاف جسمی با دمای پائین تر از دمای آب را به درون آن بیندازیم، آیا تغییری در انرژی درونی آب و انرژی درونی جسم صورت خواهد گرفت ؟ انرژی از کدامیک به دیگری منتقل خواهد شد؟
همیشه گرما از جسم گرمتر به جسم سردتر ماده ی پائین شارش می یابد. در این صورت وقتی فلز سرد در داخل آب قرار می گیرد. گرما از آب به فلز شارش پیدا می کند و قسمتی از انرژی آب به فلز منتقل می شود و در پایان انرژی درونی آب کاهش و انرژی درونی فلز افزایش می یابد که اگر تبادل گرمایی با محیط نباشد ، مقدار کاهش انرژی درونی آب را برابر مقدار افزایش انرژی درونی فلز خواهد بود و هر دو هم دما خواهند شد.
3 – با مراجعه به جدول (2-2) فکر می کنید کدامیک از موارد فوق باعث بیشترین اتلاف انرژی هستند؟
شیشه ی پنجره ی تک لایه بیشترین آهنگ عبور گرما از واحد سطح به ازاء واحد اختلاف دما را دارد. پس در این صورت استفاده از پنجره های بزرگ با شیشه ی تک لایه و بیشترین اتلاف انرژی را خواهد داشت.
تمرین های فصل 2 :
1 – پاسخ دهید :
الف – چرا دیواره های شیشه ای مخزن دما سنج باید نازک باشد؟
زیرا شیشه رسانای خوبی برای گرما نیست و انتقال گرما در آن سرعت زیادی ندارد. در این صورت با نازک گرفتن دیواره ی شیشه ای مخزن سرعت انتقال گرمای بدن به جیوه بیشتر می شود.
ب – چرا در زمستان هنگامی که سطح آب دریاچه یخ می بندد، با افزایش ضخامت یخ، آهنگ افزایش ضخامت یخ کند می شود؟
یخ رسانای برگرماست . در این صورت هر چقدر ضخامت بیشتر می شود، گرمای آب کمتر به هوای سرد منتقل می شود و آهنگ تشکیل یخ کند می شود.
2 – پاسخ دهید :
الف) چرا موادی مانند پشم و تارهای شیشه ای عایق های گرمایی خوبی هستند؟
زیرا این مواد بسته هایی از هوا را بین تارها و منفذهای خود نگه می دارند و چون هوا رسانای ضعیف گرما است. می توان از این مواد برای عایق کاری گرما استفاده کرد.
ب) یک قطعه چوب و یک قطعه آهن هم دما را لمس کنید. چرا آهن سردتر به نظر می آید؟ آیا این به دلیل خطای لامسه است؟ توضیح دهید.
زیرا آهن رسانای خوب گرما است و وقتی به آن دست می زنیم گرمای دست ما با سرعت به آهن منتقل می شود و ما احساس سرما می کنیم. ولی چوب رسانای بر گرما است و وقتی به آن دست می زنیم، چون گرمای دست ما با سرعت بسیار کم به چوب منتقل می شود، احساس می کنیم که چوب گرم است ، در این صورت نمی توان برای تعیین دما ی یک جسم به حس لامسه ی خود اعتماد کنیم.
3 – دمای یک قطعه آلومینیوم 15 کیلوگرمی از ° 60 (سانتی گراد) به ° 10 (سانتی گراد) می رسد. این قطعه ی آلومینیوم چه مقدار از انرژی درونی خود را از دست داده است؟
مقدار گرمای از دست داده برابر کاهش انرژی درونی قطعه آلومینیومی است.
انرژی درونی آلومینیوم ژول 5 10 * 75/6 کاهش می یابد.
ب – اگر 15 کیلوگرم آب از دمای ° 60 (سانتی گراد) به دمای ° 10 (سانتی گراد) برسد چه مقدار از انرژی درونی خود را از دست داده است؟
مقدار گرمایی که آب از دست می دهد، برابر کاهش انرژی درونی آب می باشد.
Q= mc(?2 - ?1)
C= 4200J/Kg ْc= Q=15×4200(10-60)? = Q = 3/15 * 106 J
انرژی درونی آب (ژول) 6 10 * 15/3 کاهش می یابد.
3 – گرمای ویژه آب بالاست. چند مورد استفاده برای این ویژگی را بیابید.
1) در موتور ماشین از آب به عنوان خنک کاری استفاده می شود، زیرا ظرفیت گرمایی ویژه آب بالاست و مقدار گرمای زیادی را بین موتورو رادیاتور جابجا می کند.
2) استفاده از آب در لوله کشی مخصوص گرم کردن ساختمان ها.
3) استفاده از آب در سیستم خنک کاری نیروگاهها
4) در کولرهای آبی
4 – یک آبگرمکن الکتریکی در هر ثانیه 1100 ژول انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل می کند. این گرمکن را در درون 3 کیلوگرم آب قرار می دهیم اگر گرمکن برای 120 ثانیه روشن باشد دمای آب در هر یک از حالتهای زیر چه مقدار افزایش می یابد؟
الف) همه انرژی گرمایی گرمکن به آب داده شود.
ب) 80 درصد انرژی گرمایی به آب داده شود.
| الف) توان گرمکن برابر | (J/S) | 210 | است ، پس : |
?? = 10/47 ° C
ب) Q = 0/8 p * t = 0/8 *1100*120 = 105600 J
?? = Q/mc = 105600 / 3*4200 = 8/38 °c
5 – تجربه نشان می دهد دمای قسمتی از مین که برف روی آن است تقریباً 10 درجه سلیسوس بیشتر از دمای زمین بدون برف است.علت را توضیح دهید.
با توجه به اینکه برف رسانای ضعیف گرما است. وقتی زمین پوشیده از برف است همانند یک عایق عمل کرده و مانع از انتقال گرما از زمین به هوای سرد می گردد که در این صورت دمای زمین در این حالت بیشتر از شرایطی است که زمین بدون پوشش برف است.
1 – چرا الکل در اندازه گیری دماهای پائین به جیوه ارجحیت دارد؟
1) نقطه انجماد آن پائین است و در حدود -114c می باشد.
2) انبساط آن نسبت به جیوه بیشتر است.
3) ارزان تر از جیوه است.
2 – در چه مواردی از تغییر مقاومت برای اندازه گیری دما استفاده می شود؟
در فرایندهای صنعتی اندازه گیری دما و کنترل آن بسیار مهم است و استفاده از دما سنج های مایعی برای موارد کارهای صنعتی مناسب نیستند. در دما سنج های مایعی اندازه گیری دما محدود است و از طرفی می توان دما سنج مقاومتی را طوری طراحی کرد که به کمک یک وسیله ی عقربه ای یا رقعی که مقداری دورتر از منبع قرار دارد، دما را اندازه گیری و فرایند گرمایی را کنترل کرد.
3 – چرا در خلاء گرما از طریق رسانایی منتقل نمی شود؟
زیرا رسانش گرما از طریق مولکول ها و الکترون های آزاد ماده انجام می شود و حال اینکه در شرایط خلاء، هیچ ماده ای وجود ندارد که گرما را از طریق رسانش منتقل کند.
4 – چرا لوله های آب که از زیر زمین عبور می کنند، در سرمای شدید یخ نمی زنند؟
زیرا خاک رسانای ضعیف گرما است و به هنگام سرمای شدید گرمای زمین حفظ شده و باعث گرم ماندن لوله های آب در زیر زمین می گردد، از طرفی هوا رسانای ضعیف گرما است و مقدار کمی گرما را از زمین می گیرد.
5 – اگر هوا رسانای ضعیف گرماست. در نتیجه چرا شخص نباید بدون لباس احساس گرمای بیشتری را کند؟
این مطلب درست است که هوا رسانای ضعیف گرماست، اما حرکت هوا در جریان همرفتی گرما را منتقل می کند ووقتی شخص بدون لباس است، هوای متحرک گرما را از بدنش منتقل می کند و وی احساس سردی می نماید.
6 – یک گلوله فلزی به جرم 2100 گرم و گرمای ویژه 400J/kg °c و دمای 30ْ (سانتی گراد) را تا° 80 گرم می کنیم. مقدار گرمایی که گلوله آهنی دریافت می کند چقدر است؟
|
|
7 – 100 گرم آب |
C |
°80 |
را با چند گرم آب |
20°C |
مخلوط کنیم تا دمای تعادل |
50°C |
شود. |
|
|
|
مقدار گرمایی که آب |
C |
°20 |
می گیرد= |
مقدار گرمایی که آب |
80°C |
از دست می دهد |
|
|
M 1=100gr
? 1= 80ْc
?2 = 20° c
? t= 50° c
Q = Q2
m1c(?1 - ?2) = m2c(?t - ?2)
100(80-50) = m2 (50-20) => m 2= 100 gr
8 – یک قطعه فلز برجرم 5/0 کیلوگرم را تا 100 درجه سانتی گراد گرم کرده و در 200 گرم آب 15 درجه سانتی گراد می اندازند. اگر دمای تعادل 21 درجه سانتی گراد بشود، ظرفیت گرمایی ویژه ی فلز را حساب کنید. (ظرفیت گرمایی ویژه آب 4200j/kg°c است)
مقدار گرمایی که آب می گیرد = مقدار گرمایی که فلز از دست می دهد
M 1=0/5 kgr
? 1= 100ْc
M 2=0/2 kgr
?2 = 15° c
? t= 21
m1c1(?1 - ?2) = m2c2(?t - 0)
0/5 * c1(100-21) = 0/2 * 4200(21-15)
39/5 c1 = 5040 => c1=127/5 J/Kg ° c
پرسش های چهار گزینه ای فصل 2:
1 – یک قطعه 100 گرمی از مس با دمای 81 درجه ی سلسیوس را در ظرف عایقی که حاوی 200 گرم آب با دمای 15 درجه سلسیوس است می اندازیم. اگر گرمای ویژه مس و آب به ترتیب 400j/kg.k و 4200j/kg.k باشد، دمای تعادل چند درجه سلسیوس می شود؟
1) 18
2) 20
3) 23
4)28
2 – یک قطعه ی 500 گرمی از مس را که دمای آن 67 درجه سانتی گراد است در ظرفی عایق که حاوی 380 گرم آب در دمای 20 درجه سانتی گراد است می اندازیم . دمای تعادل چند درجه سلسیوس می شود؟ (ظرفیت گرمایی ویژه آب و مس به ترتیب 380j.kg.k, 4200j/kg.k و اتلاف گرما ناچیز است؟)
1) 23
2) 24
3) 25
4) 28
3 – یک قطعه آلومینیوم به جرم 70 گرم و دمای 80 درجه سانتی گراد را در ظرفی که محتوی 100 گرم آب با دمای 11 درجه سانتی گراد می باشد می اندازیم، دمای تعادل چند درجه سلسیوس می شود؟ تبادل گرمایی ظرف ناچیز و گرمای ویژه آب و آلومینیوم به ترتیب 90g/kg °c,4200j/kg°c فرض می شود.
1)30
2)35
3)15
4)20
4 – درمای دو جسم هم جرم A,B را از 10 درجه سانتی گراد به 15 درجه سانتی گراد می رسانیم. افزایش انرژی درونی آن چگونه است؟
1) یکسان است
2) Aبیشتر از B است
3) B بیشتر از A است
4) هر سه ممکن است
5 – برای مدرج کردن دما سنج جیوه ای از دو نقطه ثابت دما سنجی یکی ------ در حال----- و درگیری----- درست در بالای ------ استفاده می کنند.
1)دمای آب – ذوب – دمای بخار آب – آب در حال جوشیدن
2) دمای آب – تبخیر – دمای یخ صفر درجه – آب در حال جوشیدن
3) دمای یخ - ذوب – دمای آب صفر درجه – آب در حال تبخیر
4) دمای یخ – ذوب – دمای بخار آب – آب در حال جوشیدن
6 – نمودار تغییرات دمای 10 کیلوگرم از یک ماده بر حسب گرمای داده شده به آن مطابق شکل است، گرمای ویژه جسم چند kj/kg.k است ؟
1)17/0
2)24/0
3)34/0
4)4/2
7 – برای اینکه گرما به طریق رسانش از جسم A به جسم B منتقل شود لازم است.
1) دمای جسم A بیشتر از جسم B باشد.
2) قابلیت هدایت گرمایی در جسم A بیشتر از جسم B است
3) ظرفیت گرمایی ویژه در جسم A بیشتر از جسم B باشد
4) جرم و ظرفیت گرمایی در جسم A بیشتر از جسم B باشد
8 – انرژی گرمایی جسمی که---- دارد به جسمی که ----- دارد منتقل می شود تا دو جسم ----- شوند.
1) دمای کمتری – دما ی بیشتری – همدما
2) دمای کمتری – دمای بیشتری – هم حجم
3) دمای بیشتری – دمای کمتری – همدما
4) دمای کمی – دمای کمتری – همدما
9- گرمای ویژه ی مسی تقریباً 400 و گرمای ویژه نقده تقریباً 200 ژول بر کیلوگرم درجه ی سانتی گراد است . در گلوله ی مسی و نقره ای را که جرم هر یک 10 گرم است به دمای 20 درجه سانتی گراد می رسانیم و هر دو را روی قطعه یخ می گذاریم.
1) گلوله مسی دو برابر گلوله ی نقره ای یخ ذوب می کند.
2) گلوله مسی نصف گلوله ی نقره ای یخ ذوب می کند
3) در گلوله ی به اندازه مساوی یخ ذوب می کند
4) چون ظرفیت گرمایی گلوله ها کمتر از 80 کالری است ، یخ اصلاً ذوب نمی شود.
