تابش

  آزمايش كنيد. ص 60 
1 – در يك لوله آزمايش كمي يخ بريزيد و روي يخ يك قطعه توري فلزي بيندازيد تا يخ را در كف لوله نگهدارد. در يك لوله آزمايش ديگر فقط كمي يخ بريزيد. سپس هر دو لوله را تقريباً پر از آب كنيد.
2 – قسمت بالاي لوله ي اول و قسمت پائين لوله ي دوم را مطابق شكل، روي چراغ الكلي بگيريد. چه مشاهده مي كنيد؟ در كدام لوله يخ، زودتر آب مي شود؟در لوله اول آب به جوش مي آيد بدون آنكه يخ ذوب شود. در لوله دوم يخ شروع به ذوب شدن مي كند و پس از ذوب شدن آب گرم شده به جوش مي آيد.
به دو پرسش زير پاسخ دهيد.
1 – از اين آزمايش،‌ درباره ميزان رسانايي گرمايي آب، چه نتيجه اي مي توان گرفت؟ 
2 – در كدام لوله جريان همرفتي بوجود مي آيد؟ چرا؟

1-آب رساناي خوبي نيست زيرا گرما را به يخ منتقل نكرد(در لوله اول)
2-در لوله ي دوم، زيرا جريان همرفتي هميشه از پائين به بالا برقرار است.  

  تابش :

سومين راه انتقال گرما تابش است. در انتقال گرما به روش تابش ، نيازي بوجود ماده نيست. گرماي خورشيد به همين شيوه در فضاي خالي از ماده (خلاء) منتقل مي شود و به زمين مي رسد. اگر تا به حال در مقابل يك بخاري برقي يا هيزمي قرار گرفته باشيد، انتقال گرما به اين روش را بخوبي حس كرده ايد.

معمولاً تصور مي شود كه وقتي مقابل آفتاب قرار مي گيريم، نور خورشيد ما را گرم مي كند.اين تصور نه كاملاً غلط است و نه درست. همان طور كه مي دانيد نور خورشيد تركيبي از رنگ هاي مختلف همچون بنفش ، آبي، سبز، زرد و قرمز است. به اين قسمت از نور خورشيد نور مرئي مي گويند. علاوه بر اين در تابش خورشيد پرتوهايي نامرئي نيز وجود دارد كه يك دسته از آن ها پرتوهاي فروسرخ (مادون قرمز) است. اين پرتوها وقتي به جسمي بتابد گرماي بيشتر توليد مي كنند. پرتوهاي فروسرخ، نوعي موج الكترو مغناطيسي به حساب مي آيند.
در اتو يا لامپ انرژي الكتريكي به انرژي تابشي تبديل مي شود، در يك لامپ معمولي، حدود 20 درصد از انرژي الكتريكي به نور مركز و حدود 80 درصد به پرتوهاي فروسرخ تبديل مي شود.
بطور كلي هر جسمي در هر دمايي كه باشد، همواره مقداري انرژي تابشي از محيط اطراف خود دريافت مي كند و مقداري انرژي تابشي در محيط منتشر مي سازد. وقتي يك جسم گرم و يك جسم سرد در كنار هم قرار مي گيرند،‌مقدار انرژي كه جسم سرد مي گيرد، بيش از مقداري است كه به محيط مي دهد بنابراين گرما به تدريج از جسم گرم به جسم سرد منتقل مي شود تا اين كه دو جسم به دماي تعادل برسند يعني با هم، هم دما شوند.

  گرم سازي و سرد سازي :
گاه انسان براي رسيدن به دماي مناسب و مورد نظر گاهي مجبور است دما را كاهش و گاهي افزايش دهد. اين كار چگونه انجام مي گيرد؟

  گرم سازي :

بايد بدانيم كه گرم سازي نياز به يك منبع گرما دارد. اين منبع گرما ممكن است آتش حاصل از تبديل انرژي شيميايي سوخت به انرژي گرمايي، گرماي حاصل از جريان برق يا گرماي خورشيد باشد.
بخاري نفتي معمولاً يك جريان همرفتي در اتاق ايجاد مي كند كه سبب مي شود اتاق گرم شود. يكي ديگر از وسايل گرم كننده،‌در محيط هاي مسكوني شوفاژ است. در شوفاژ ، آب در مجاورت منبع گرما داغ مي شود. (در موتور خانه شوفاژ) و سپس از طريق لوله هايي به درون رادياتورها كه در محيط نصب شده است،‌حركت مي كند. وقتي رادياتور داغ مي شود هواي اطراف خود را گرم مي كند و محيط را به روش همرفت گرم مي كند.  

  جلوگيري از اتلاف گرما:

همان طور كه مي دانيد بعضي از منابع انرژي مورد استفاده ما هم چون خورشيدي،‌انرژي باد و آب هاي جاري كه به آن مربوط مي شوند و نيز انرژي گرمايي درون زمين و انرژي امواج و جزر و مد، انرژي هايي هستند كه تا مدت ها در اختيار ما خواهند بود. به اين زودي تمام نخواهد شد. از اين رو به آنها منابع انرژي تمام نشدني مي گويند. در مقابل بعضي ديگر از منابع انرژي هم چون نفت، زغال سنگ گاز طبيعي منابع تمام شدني هستند. 

 

  فكر كنيد :‌ص 66
يكي از راه هاي جلوگيري از اتلاف گرما استفاده از پنجره ي دو لايه است. به نظر شما پنجره ي دو لايه با كدام يك از راههاي انتقال گرما از هدر رفتن گرما جلوگيري مي كند؟

چون بين دو لايه مقداري هوا قرار مي گيرد و هوا هم عايق است و از انتقال گرما به طريق رسانايي جلوگيري مي كند.  

  سردسازي :

انسان براي رسيدن به دماي مناسب مجبور است دماي موجود را افزايش يا كاهش دهد، اما بهتر است بدانيد كه به طور كلي گرم سازي بسيارآسان تر از سردسازي است. سردسازي معمولاً با استفاده از تبخير مايع ها انجام مي شود. زيرا هر گاه مايعي بخواهد تبخير شود. براي تبخير شدن مقداري گرما از محيط اطراف خود جذب مي كند واين امر سبب مي شود كه دماي محيط اطراف كاهش يابد.
در يخچال ها،‌سردخانه ها و كولرهاي گازي نيز تبخير يك مايع سبب سرد شدن محيط داخل آن مي شود.براي مثال در يخچال مايعي به نام فريون در داخل لوله هايي كه در قسمت يخ ساز قرار دارد وارد مي شود. اين مايع گرما را از آن محيط مي گيرد بخار مي شود. 
در نتيجه موادي كه داخل يخچال هستند، كاملاً سرد مي شوند. سپس فريون كه حالا به بخار تبديل شده است،‌از طريق لوله به محيط خارج از يخچال منتقل و بوسيله ي موتور الكتريكي يخچال فشرده مي شود و گرماي خود را از دست مي دهد . ... فريون دوباره به مايع تبديل و به درون يخ ساز فرستاده مي شود. اين عمل آن قدر ادامه مي يابد كه يخچال كاملاً سرد مي شود. 

آزمايش كنيد. ص 67 
مقداري الكل روي دست خود بريزيد و به آن فوت كنيد. چه اتفاقي مي افتد؟ چرا؟
آيا مي توانيد توضيح دهيد كه چرا در قديم آب را براي خنك شدن داخل كوزه نگهداري مي كردند؟
-دست ما احساس سرما مي كند. زيرا ا لكل به سرعت تبخير شده و گرماي زيادي را از دست ما مي گيرد.
چون كوزه از گل زمين پخته ساخته شده مقداري از آب درون آن به بيرون تراوش مي كند، آب سطح كوزه براي تبخير شدن گرما از درون كوزه گرفته و آب درون آن خنك مي شود.  

  كار و گرما :

يكي از مهم ترين موارد استفاده از گرما، استفاده از آن در صنعت و به حركت درآوردن انواع ماشين هاست. اين كار از طريق تبديل انرژي گرمايي به انرژي مكانيكي انجام مي شود. دستگاهي كه انرژي گرمازا به انرژي مكانيكي تبديل مي كند. ماشين گرمايي نام دارد، ماشين گرمايي انواع گوناگوني دارد.  

  موتور اتومبيل :

: موتور اتومبيل ها و موتور سيكلت ها يكي از رايج ترين انواع ماشين هاي گرمايي است. در اين نوع موتورها، ابتدا مخلوطي از سوخت و هوا به داخل يك محفظه فلزي ‌استوانه اي شكل ،‌به نام سيلندر مكيده مي شود. (مرحله مكش)، سپس با بالا آمدن پيستون اين مخلوط فشرده مي شود (مرحله فشرده شدن)، پس از آن شمع اتومبيل جرقه مي زند و مخلوط را مشتعل مي كند (مرحله آتش گرفته) و در مرحله ي آخر، پيستون دوباره به بالا حركت مي كند و دودهاي حاصل از سوختن مخلوط را به بيرون مي راند( مرحله خروج دود) به چنين موتوري چهارزمانه مي گويند.

  اطلاعات جمع آوري كنيد: ص 70 
1 – كاربراتور چه نقشي در اتومبيل برعهده دارد؟
2-در اتومبيل اگر نسبت مقدار هوايي كه با سوخت مخلوط مي شود مناسب نباشد چه مشكلاتي بوجود مي آيد؟

- مخلوط كردن بنزين يا هوا به نسبت معين براي سوختن
- احتراق به خوبي انجام نمي گيرد، سوخت كامل نمي سوزد واتومبيل دود سياه مي كند وموتور به خوبي كار نمي كند.  

  موتور جت :

نوع ديگري از موتورهايي گرمايي موتور جت است. از موتور جت معمولاً در هواپيما استفاده مي شود. موتور جت پيستون ندارد، بلكه هوا به وسيله يك دمنده به داخل موتور جت دميده مي شود و مي سوزد و مقدار زيادي گاز( گازهاي داغ) با فشار زياد توليد مي كند. اين گازها كه با سرعت زياد از داخل موتور جت خارج مي شوند، در مسير خود، چرخ دايره دار بزرگي به نام توربين را كه در سر راه قرار دارد به حركت در مي آورند. 

  موتور موشك :

موتور موشك به عنوان سومين ماشين گرمايي،‌خود نوعي موتور جت است. در موتور موشك سوخت با اكسيژن مخلوط مي شود و در محفظه ي احتراق مي سوزد. در نتيجه اين عمل، مقدار زيادي گاز داغ با سرعت زياد از انتهاي موشك خارج مي شود.همانطور كه بادكنك هنگام حركت در جهت مخالف هوايي كه از درونش خارج مي شود. حركت مي كند، موشك نيز در جهت مخالف گازهاي داغ كه از انتهاي آن خارج مي شود به طرف جلو حركت مي كند.
موشك ها چون مي توانند اكسيژن مورد نيازشان را با خود حمل كنند،‌ بنابراين در خارج از جو زمين و مسافرت هاي فضايي مورد استفاده قرار مي گيرند.  

  پرسش وپاسخ فصل 4
1- گرماچيست؟

گرما صورتي از انرژي است كه اگر به جسمي داده شود جنبش ذرات آن بيشتر واگر از ماده گرفته شود جنبش ذرات آن كم مي شود

2- انرژي دروني يك ماده به چه جيزهايي بستگي دارد؟
به انرژي جنبشي و انرژي پتانسيل ذرات موجود در ماده بستگي دارد

3 – دما چيست؟
مقدار گرمايي است كه به يك كيلوگرم ماده ي جامد در نقطه ذوب داده مي شود تا از حالت جامد به مايع درآيد.

4- گرماي نهان ذوب چيست ؟ 
مقدار گرمايي است كه به يك كيلو گرم ماده ي جامد داده مي شود تا از جامد به مايع تبديل شود

5 – گرماي نهان ميعان چيست؟
مقدار گرمايي است كه به يك كيلوگرم ماده ي جامد در نقطه ذوب داده مي شود تا ازحالت جامد به مايع درآيد.

6 – تفاوت اجسام سرد با اجسام گرم از نظر انرژي تابشي چيست؟
اجسام سرد انرژي بيشتري دريافت مي كنند و كمتر صادر مي كنند اما اجسام گرم انرژي كمتري را گرفته و انرژي بيشتر را صادر مي كنند.

7 – براي عمل سرد سازي از كدام تغيير حالت ماده استفاده مي شود؟
تبخير – ميعان

8 – موتور اتومبيل داراي چند مرحله است ؟ نام ببريد؟
مكش - تراكم - انفجار - تخليه