اثر گرما بر حجم مواد

  • شیمی
  • 17 شهریور 1396
  • این مورد را ارزیابی کنید
    (0 رای‌ها)

اثر گرما بر حجم مواد


گرما حجم مواد را تغيير مي دهد. اين پديده را قانون انبساط و انقباض چنين بيان مي كند.

تقريبا همه مواد دراثر گرما بزرگتر ودر اثرسرما كوچكتر مي شوند به اين واقيعت اصل يا قانون انقباض وانبساط مي گويند.

وقتي جسمي در اثر گرما جاي بيشتري اشتغال مي كند و بزرگتر مي شود گوييم منبسط شده است و هنگامي كه جسم در اثر سرما فضاي كمتري اشغال مي كند و كوچكتر مي شود مي گوييم منقبض شده است.
اگر بادكنكي را به دهانه يك بطري شيشه اي خالي ببنيدم و بطري را درون ظرف آب داغ بگذاريم بادكنك باد مي شود علت اين پديده انبساط هواي درون بادكنك بر اثر گرماست اگر بطري را درون مخلوط آب و يخ بگذاريم بادكنك دوباره چروكيده مي شود.

ظرف پر از آب را هم اگر حرارت دهيم سرريز مي شود.

البته ميزان تغيير حجم مواد(انبساط و انقباض ) يكسان نيست بلكه به نوع ماده بستگي دارد.

بطور كلي

pc00

يعني

حالت هاي ماده

ميزان انبساط

جامد

كم

مايع

متوسط

گاز

زياد


ناگفته نماند كه در بين مواد جامد ميزان انبساط فلزات از نافلزات بيشتر و ميزان انبساط فلزات هم يكسان نيست.

pc01


داستان انبساطي:

 هفته آخر شهريور ماه بود مهدي و خانواده اش عازم سفر زيارتي مشهد مقدس شدند بعد از اذان صبح و اقامه نماز به راه افتادند چند كيلومتري كه از شهر بيرون رفتند جهت صرف صبحانه توقف كردند چاي و لوازم صبحانه را آماده كردند هواي صبحگاهي اندكي سرد بود همين كه مادر چاي را درون ليواني هاي شيشه اي ريخت يكي از ليوانها ترك برداشت مهدي با تعجب علت را پرسيد پدرش كه دبير علوم بود پاسخ داد چاي داغ سبب انبساط ناگهاني ديواره دروني ليوان شده و چون ديواره بيروني مانع از اين انبساط مي شود ممكن است ليوان ترك بردارد.
پس از صرف صبحانه به راه افتادند شور و شوق فراواني وجود بچه ها را فراگرفته بود.
هنگام ظهر جهت اقامه نماز، صرف نهار و استراحت در منطقه خوش آب و هوايي در جاده هراز توقف كردند. پس از نماز و نهار بچه ها مشغول بازي شدند توپ آنها رفته رفته كم بادتر مي شد. مهدي تصور مي كرد توپشان پنچر شده اما پدر گفت چون هواي اينجا سرد است هواي درون توپ منقبض مي شود لذا كم بادتر به نظر مي رسد.
هنگام گشت و گذار ناگهان فاصله بين قطعات رآه آهني كه از آن منطقه مي گذشت توجه مهدي را به خود جلب كرد مهدي مي پنداشت كه ريلها شكسته اند اما پدرش گفت اين فاصله ها براي جلوگيري از شكستن يا كج شدن ريلها هنگام انبساط آنهاست.
هنگامي كه به مشهد رسيدند بعد از زيارت حرم مطهر حضرت رضا(ع) جهت خريد به بازار رفتند مهدي كه قرار است به كلاس اول راهنمايي برود براي درس علوم يك دماسنج خريد در زمانهاي مختلف حركت مايع رنگين دماسنج را زير نظر گرفت اما نمي دانست چگونه مايع رنگين در دماسنج بالا و پايين مي رود.
پدرش توضيع داد: درون لوله شيشه اي و نازك دماسنج اندكي مايع رنگين(جيوه يا الكل) وجود دارد هنگامي كه دماسنج در جاي گرم قرار مي گيرد مايع رنگين منبسط مي شود و ناچار در لوله بالا ميرود و هنگامي كه در جاي سرد قرار گيرد مايع رنگين منقبض شده پايين مي آيد. چون هنگام بازشدن مدارس نزديك بود خانواده مهدي پس از سه روز اقامت در مشهد به شهر خود مراجعت كردند.


پديده هايي كه مهدي با آنها روبرو شد وپديده هاي بي شمار ديگري وجود دارند كه با اصل انبساط و انقباض قابل توضيح هستند از جمله:
- از خودنويس پر از جوهر در روزهاي گرم جوهر تراوش ميكند.
- سيمهاي برق را بين تيرها كمي شل مي بندند.
- گاهي در هواي گرم لاستيك اتومبيل ها مي تركند.


سعي كنيد با استفاده از قانون انبساط و انقباض براي هر يك از موارد بالا توضيحي بيابيد.


مقايسه دماسنج پزشكي با دماسنج معمولي

پزشكي

معمولي

محدوده دما بين 35 تا 42

محدوده دما از زير صفر تا 100

پايين دماسنج داراي خميدگي

صاف

مثلثي شكل با لوله شيشه اي بسيار نازك(دقت اندازه گيري زياد)

معمولاً گرد (دقت اندازه گيري كمتر)


سؤال : چرا در دماسنج از الكل و جيوه استفاده مي شود؟
در دماسنجها سه نوع مقياس وجود دارد.

pc02

pc03

pc04

تبديل مقياس ها به يكديگر:


- تبديل سلسيوس به فارنهايت:

 سلسيوس را در 8/1 ضرب كرده با 32 جمع مي كنيم.

pc05

- تبديل فارنهايت به سلسيوس:

 فارنهايت را به 8/1 تقسيم و 32 را از آن كم مي كنيم.

pc06

- تبديل سلسيوس به كلوين:

 سلسيوس را با 273 جمع مي كنيم.

pc07

- تبديل كلوين به سلسيوس:

 از كليوين 273 كم مي كنيم.

pc08


- تبديل فارنهايت به كلوين:

 مي توان ابتدا فارنهايت را به سلسيوس تبديل كرد سپس آن را با 273 جمع كرد و يا

pc09


توضيح انبساط و انقباض با نظريه مولكولي:
هنگامي كه ماده اي گرم مي شود جنبش و حركت مولكول هاي آن افزايش مي يابد در نتيجه برخورد مولكولها به يكديگر بيشتر و فاصله بين مولكول ها زيادتر مي شود. زياد شدن فاصله مولكول ها از يكديگر به اقزايش حجم ماده(انبساط) منجر مي شود.
عكس اين مطلب هم درست است يعني وقتي ماده اي سرد مي شود جنبش مولكول ها كاهش و برخورد آنها كم مي شود در نتيجه مولكول ها به هم نزديكتر و جسم كوچكتر (منقبض) مي شود.


انبساط غير عادي آب:
برخي مواد بخصوص آب از قانون انبساط و انقباض تبعيت نمي كنند به همين علت گفته مي شود آب انبصاط غير عادي دارد و به خاطر همين انبساط غير عادي آب است كه ديواره حوض و يا لوله هاي آب در زمستان مي تركند اگر آب را سرد كنيم مانند همه مواد منقبض مي شود تا دماي آن به 4 درجه برسد يعني آب 4 درجه كمترين حجم و بيشترين چگالي را دارد. اگر آب 4 درجه را سردتر كنيم منبسط مي شود تا يخ بزند. علت اين انبساط غير عادي پيوند بين مولكول ها ي آب است اين نوع پيوند را كه در سالهاي آينده با آن آشنا خواهيد شد پيوند هيدروژني مي گويند.

بدنيست بدانيد گرچه اين انبساط غير عادي گاهي سبب خسارت مي شود اما بسيار سودمند است و حيات آبزيان را تضمين مي كند. شما در اين مورد تحقيق كنيد كه چگونه چنين چيزي ممكن است؟


انجام دهيد
يك بطري شيشه اي را از آب پر كنيد و در آن را نبنديد سپس بطري را درون حوله يا پارچه اي پيچيده داخل جايخي يخچال بگذاريد تا آب درون آن يخ بزند اكنون بطري را از درون جايخي خارج كرده با احتياط آن را مشاهده كنيد آنچه اتفاق افتاده است را تفسير كنيد.


دما پا:

اين وسيله كه وظيفه تنظيم دما در وسايل برقي را بعهده دارد بر اساس قانون انبساط و انقباض كار ميكند. اساس كار دماپا تفاوت در ميزان انبساط دو فلز است. دماپا(ترموستات) معمولاً از دو تيغه هم اندازه از دو فلز غيرهمجنس (غالباً آهن و مس) ساخته مي شود كه محكم به هم پرچ شده اند.
از آنجا كه ميزان انبساط فلز مس بر اثر گرما از آهن بيشتر است ، هنگامي كه دماي وسيله برقي از حد معمول بيشتر شود ورقه مسي بيشتر منبسط شده بطرف آهن خم مي شود و جريان برق را قطع مي كند.
از دماپا در سماور، اتو، جارو، آبگرمكن، منقل و ... برقي استفاده مي شود از اين وسيله در زنگ اعلام حريق هم استفاده مي شود بدين طريق كه گرماي ناشي از آتش سوزي سبب انبساط بيشتر و خميده شدن ورقه مسي و در نتيجه وصل جريان برق و به صدا در آمدن زنگ خطر مي شود.

خواندن 39 دفعه
برای ارسال نظر وارد سایت شوید
Top
We use cookies to improve our website. By continuing to use this website, you are giving consent to cookies being used. More details…