خانه > فيزيك در دبيرستان > آموزش فيزيك 3 ـ تبادل انرژي

آموزش فيزيك 3 ـ تبادل انرژي

دستگاه از دو راه با محيط مي‌تواند مبادله انرژي كند. از راه گرفتن يا دادن گرما، يا از راه گرفتن يا دادن كار. البته تقريباً در همه كتاب‌ها صحبت از انجام كار است نه دادن يا گرفتن كار. اين عبارت را در يكي از كتاب‌ها ديدم و به نظرم براي شروع اين بحث مناسب است.

كار

در اثر اين مبادلات انرژي، انرژي دروني دستگاه تغيير مي‌كند. البته ممكن است دستگاه طوري مبادله انرژي كند كه انرژي دروني آن ثابت بماند.

الف) مبادله گرما
گرفتن گرما از محيط يا دادن گرما به محيط، يكي از راه‌هاي مبادله انرژي بين آن دو است. طبق قرارداد در محاسبات، اگر دستگاه گرما بگيرد آن را با علامت مثبت و اگر گرما از دست بدهد با علامت منفي در فرمول‌ها جاگذاري خواهيم كرد.

در اين قسمت از كتاب، اصطلاح منبع گرما معرفي شده است. منبع گرما جسمي است كه دماي آن در اثر از دست دادن يا گرفتن مقدار محدودي گرما، چندان تغيير نكند. مثلاً هواي اتاق در قبال يك ليوان چاي داغ نقش منبع گرما را دارد. گرماي چايي ليوان، دماي اتاق را بطور محسوس تغيير نمي‌دهد. مخلوط آب و يخ هم تا زماني كه كل يخ آب نشده يا كل آب يخ نزده، نقش منبع گرما را بازي مي‌كند.

ب) مبادله كار
اگر گاز درون دستگاه متراكم شود، دستگاه كار گرفته (محيط بر روي دستگاه كار انجام داده) است. برعكس اگر دستگاه كار بدهد (دستگاه بر روي محيط كار انجام بدهد) همراه با انبساط گاز درون دستگاه خواهد يافت.

البته كتاب درسي صحبت از W و ‹W كرده. منظور از W كاري است كه محيط بر روي دستگاه انجام مي‌دهد. ‹W هم كاري است كه دستگاه روي محيط انجام مي‌دهد. مقادير W و ‹W مي‌تواند مثبت يا منفي باشد.

اگر گاز متراكم شود، W مثبت و ‹W منفي خواهد بود. اگر گاز منبسط شود، W منفي و ‹W مثبت خواهد بود. مقادير W و ‹W پيوسته برابر است؛ يعني پيوسته داريم ‹W = W. حالا علت منفي يا مثبت بودن اينها از كجا مشخص مي‌شود، بر مي‌گردد به تعريف كار كه سال دوم خوانده‌ايد: W = Fd cosθ. در محاسبه W و ‹W از فرمول كار، مقادير نيرو و جابه‌جايي براي هر دو يكسان است، اما cosθ براي يكي 1 و براي ديگري در همان حالت 1- است.

در موقعي كه گاز منبسط مي‌شود، نيروي وارد از طرف گاز بر پيستون و جابه‌جايي پيستون هم‌جهت هستند، پس θ صفر و ‹W مثبت است. اما در همان حال زاويه بين نيروي وارد از طرف محيط بر پيستون و جابه‌جايي پيستون  °180 است؛ يعني W منفي است. براي حالتي كه گاز متراكم مي‌شود، مي‌توانيد بطور مشابه استدلال كنيد.

در كتاب درسي در ادامه كتاب، منظور از كار، كار محيط بر روي دستگاه (W) است.

مثال
1. كدام يك منبع گرماي بهتري است؟ يخ صفر درجه سلسيوس يا مخلوط آب و يخ در حال تعادل. (شهريور 84)
جواب:
با گرفتن گرما از يخ صفر درجه سلسيوس بلافاصله دماي آن كاهش مي‌يابد.

ملاحظات
تاكنون به عنوان سؤال تقريباً فقط درباره منبع گرما سؤال آمده. اما مطالب طرح شده بسيار مهم و زيربنايي هستند.

منبع
ــ كتاب درسي سال سوم دبيرستان
ــ فيزيك پيشدانشگاهي/ سكسل، راب، استريوويتس/ هوشنگ گرمان

Advertisements
  1. مينا
    2009/10/24 در 18:22

    سلام ممكنه اثبات هم ارزي قانون دوم ترموديناميك به بيان ماشين گرمايي و يخچال را از فيزيك سكسل با عكس در اختيار من بگزاريد؟

    • mazjin
      2009/10/25 در 00:58

      سلام. فرستادم. اميدوارم درست فرستاده باشم.

  2. عاطفه
    2010/01/20 در 14:10

    فکر کنم اگه از سطح کتاب یکم بیشتر توضیح بدید بهتر بشه

  1. No trackbacks yet.

پاسخی بگذارید

در پایین مشخصات خود را پر کنید یا برای ورود روی شمایل‌ها کلیک نمایید:

نشان‌وارهٔ وردپرس.کام

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری WordPress.com خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

تصویر توییتر

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Twitter خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس فیسبوک

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Facebook خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس گوگل+

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Google+ خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

درحال اتصال به %s

%d وب‌نوشت‌نویس این را دوست دارند: