گرما مادر انرژی‌ها

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 12

گرما مادر انرژی‌ها

نور یکی از مباحث و پدیده هایی است که از قرن هیجدهم دانشمندان را به خود معطوف کرده است . دوگانه بودن خواص نور ، یکی از مهم ترین عامل جذب دیگران به خود بوده است .

نور یکی از مباحث و پدیده هایی است که از قرن هیجدهم دانشمندان را به خود معطوف کرده است . دوگانه بودن خواص نور ، یکی از مهم ترین عامل جذب دیگران به خود بوده است . الکترون ها نیز همانند نور دارای خواص موجی و مادی می باشند ، هنگامی که الکترون های یک اتم ، انرژی دریافت می کنند به سطوح بالای اتم می روند که حالت برانگیختن به اتم دست داده می شود . هنگامی که الکترون ها از سطوح انرژی بالاتر به سطوح انرژی پایین تر می روند ، آن مقدار انرژی که دریافت کرده اند را به صورت نور پس می دهند .

ارتعاش اتم ها باعث تولید نور می شود ، و نور گسیل شده از الکترون های یک اتم ، در یک جهت و راستا قرار دارند . اما نور های گسیلی از مجموعه اتم ها در تمام جهات و به خط مستقیم سیر می کنند . در لیزر نور های گسیلی در یک جهت و راستا است .

نور را می توان در فرآیند های فیزیکی ، واکنش های شیمیایی ، سوختن و شکاف های هسته ای ، مشاهده کرد . قبل از شروع در مورد تولید نور در این فرآیند ، بهتر است ابتدا بحثی در مورد گرما داشته باشیم . با پی بردن به ماهیت گرما ، می توانیم نور را به آسانی بشناسیم . گرما موجی است که طول موجش بزرگتر از طول موج نور مرئی است .

هنگامی که امواج گرما انرژی دریافت می کنند ، طول موج آن ها کاهش می یابد و با دریافت انرژی به طور متداول ، این امواج در محدوده طیف رنگی ( نور مرئی ) قرار می گیرند ، که در این حالت ما ، این امواج گرما را به صورت نور مشاهده می کنیم .این امواج با دریافت انرژی بیشتر ، از محدوده نور مرئی خارج می شوند ( مانند شکاف های هسته ای) .

پس امواج گرما در دو حالت ، نامرئی هستند : امواجی که طول موجشان بیشتر از طول موج پرتو فرو سرخ و همچنین امواجی که طول موجشان کمتر از طول موج پرتو فرا بنفش است . با این ایده ، عقیده همفری دیوی مبتنی بر اینکه نور از تمرکز گرما در یک نقطه ایجاد می شود ، اثبات می شود .

پس به این نتیجه می رسیم که مبنای نور گرما ست . حال به بحث اول خود بر می گردیم ، و ابتدا از تولید نور در فرآیند فیزیکی می پردازیم : اگر به یک لامپ نگاه کرده باشید متوجه می شوید که عامل روشنایی آن یک رشته فلزی است که می درخشد ، و یا اگر به یک آهن گداخته ای توجه کرده باشید ، می بینید که آهن بر اثر حرارت روشنایی بدست آورده است .

‌● عوامل انتشار نور در این فرآیند ها :

تمام مواد از ذرات بسیار ریزی ( مولکول ها و اتم ها ) تشکیل شده اند که این مواد پیوسته در حال حرکتند . در ترمو دینامیک جنبش مولکول ها را گرما می نامند ، پس مواد در خود گرما دارند ، بنابراین از مواد امواج گرمایی تولید می شود . هنگامی که این مواد انرژی دریافت می کنند ، امواج گرمایی آن ها نیز با دریافت این مقدار انرژی طول موجشان کاهش پیدا می کند ، ودر نتیجه در محدوده نور مرئی قرار می گیرند .

فلز مقاوم رسانایی است که مقاومت الکتریکی آن زیاد است .

هنگامی که آن را در مدار می گذاریم و جریان را از آن عبور می دهیم ، الکترون های حامل انرژی در مدار ، بر اثر بر خورد با اتم های فلز ، مقداری از انرژی خود را به فلز منتقل می کنند ، و از این طریق امواج گرمای فلز ، انرژی دریافت می کنند . و در نهایت ما این امواج گرمایی را به صورت نور مشاهده خواهیم کرد .

طرز و مبنای ساختار روشنایی لامپ اینگونه است . وهمچنین می توان با حرارت دادن برخی از فلزات ، به امواج گرمایی آن ها انرژی داد . (البته موادی که از این طریق برای تولید نور مورد استفاده قرار می گیرند ، باید نقطه ذوبشان بالا باشد ، تا انرژی دریافتی باعث ذوب و تغییر حالتشان نشود ) .

واکنش های شیمیایی زمانی رخ می دهند که در طی یک فرآیند ، پیوند میان دو اتم یا دو یون شکسته شود و از طریق تشکیل پیوند جدید ، یک ماده جدید ایجاد می شود .

برای شکستن پیوند مقداری انرژی مصرف و بر اثر تشکیل پیوند مقداری انرژی آزاد می شود . انرژی مبادله شده در این واکنش ها به صورت گرما ست . اگر گرما انرژی بیشتری را دریافت کند ، آنگاه به نور تبدیل می شود .

پس اساس و پایه تبادل انرژی در واکنش های شیمیایی ، انرژی گرمایی است . می دانیم که پیوندها بر اثر تبادل یا به اشتراک گذاشتن الکترون های لایه ظرفبت ایجاد می شود . الکترون ها بر اثر اختلاف پتانسیل الکتریکی از نقطه ای به نقطه ای دیگر جابجا می شوند .

اگر الکترون از سطح انرژی بالاتر به سطح پایین تر برود ، مقداری از انرژی پتانسیل آن کاهش و به صورت انرژی جنبشی تبدیل می شود ، که می توان از انرژی آن در فعالیت های مختلف استفاده کرد . اما اگر بخواهیم الکترون را از سطح انرژی پایین به سطح بالا ببریم ، باید مقداری انرژی به آن بدهیم . تشکیل و شکستن پیوندها نیز بر اساس ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی است .

هنگامی که پیوندی تشکیل می شود ، الکترون های لایه ظرفیت یک اتم از سطح انرژی بالاتر ( اتمی که الکتروگا تیوی آن کم است ) به سطح انرژی پایین تر (اتمی که الکتروگاتیوی آن زیاد است ) می رود و درنتیجه در این مسیر مقداری انرژی آزاد می کند . اما هنگامی که پیوند شکسته می شود ، الکترون از سطح انرژی پایین تر به سطح انرژی بالاتر منتقل می شود ، که برای این کار انرژی لازم است . به همین دلیل است که شکستن پیوند گرماگیر و تشکیل آن گرماده .

در یک واکنش شیمیایی فقط پیوند هایی که حساس و ضعیف و یا در برابر پیوند های مواد دیگر ناپایدار هستند (ناپایداری پیوندها بر اثر اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو محدوده اتم ایجاد می شود )، می شکنند . و از طریق تشکیل پیوند جدید ، مواد جدیدی حاصل می شوند .

پس در یک واکنش شیمیایی بر اثر شکسته شدن و تشکیل پیوندها ، گرما مبادله می شود . انرژی یک واکنش شیمیایی برابر است با مجموع انرژی آزاد شده بر اثر تشکیل پیوند ، و انرژی لازم برای شکستن پیوند .

اگر انرژی لازم برای شکستن پیوندها کمتر از انرژی آزاد شده بر اثر تشکیل پیوند باشد ، آنگاه واکنش گرماده است ،که در این واکنش ها می توان گرما و نور مشاهده کرد . سوختن تمام هیدروکربنات ها ، گرماده است .

انرژی چیست ؟

گرما

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 7

گرما

گرما نوعی انرژی است که به علت اختلاف دما بین دو سیستم، از یکی به دیگری منتقل می‌شود. (گرما همواره در حال عبور از مرزهای سیستم است.)

تاریخچه درک مفهوم فیزیکی گرما

تصادفی نیست که نیمه اول سده نوزدهم شاهد پیشرفت‌های فراوان و رشد بینش‌های عمیق درباره ماهیت‌های گرما بودیم. در اواخر سده هژدهم انقلاب صنعتی از انگلستان به قاره اروپا و آن سوی اقیانوس اطلس گسترش یافت .

پیش از سال ۱۸۳۰ تصور می‌‌کردند که گرما و خواص گرمایی مواد با پدیده‌های مکانیکی الکتریکی ومغناطیسی ارتباطی ندارند. بنا بر نظریهٔ کالریک که در آن زمان رایج بود. مقدار گرمای هر جسم متناسب با مقداری از سیال کالریک بود که در جسم وجود داشت یعنی هر چه مقدار سیال کالریک آن نیز بیشتر بود انبساط گرمایی را که از پدیده‌های آشنا به شمار می‌‌آمد این طور توجیه می‌‌کردند که برای پذیرش سیال کالریک اضافی فضایی بیشتر لازم است. هر چند دادن گرما به جسم هیچ تغییر قابل اندازه گیری در جرم آن ایجاد نمی‌کرد و این امر را با معضل روبرو کرده بود اما هواداران این نظریه برای حل مشکل می‌‌گفتند که کالریک یک سیال است (سنجش ناپذیر) یا (آذرین) یعنی سیالی بدون جرم است.

هرچند که نظریه کالریک را پیش از پایان نیمه اول قرن نوزدهم کنار گذاشتند. میراث آن واحد گرما، یعنی کالری هنوز هم کاربرد فراوانی دارد

این واقعیت که ماشین بخار ،با استفاده از گرمای ناشی از سوختن چوب یا زغال سنگ کار مکانیکی انجام می‌‌دهند

نماد و واحد گرما

واحد گرما در دستگاه SI، ژول است.

گرما را با نماد Q نمایش می‌دهیم

انرژی گرمایی

گرما شکلی از انرژی است . این انرژی برای اهداف مختلفی از قبیل گرم نمودن خانه و پخت غذا استفاده می شود.

انرژی حرارتی به 3 طریق قابل انتقال است

1 – هدایت

2 – انتقال

3 – تابش

زمانیکه انرژی مستقیماً از یک شئ به شئ دیگر عبور می کند به آن هدایت می گویند .  اگر یک ظرف سوپ برروی اجاق را با قاشق فلزی هم بزنید ، قاشق گرم خواهد شد. بدین ترتیب گرما از محیط گرم سوپ به قاشق سرد منتقل می شود.

فلزات هادی های بسیار خوبی برای انرژی گرمایی هستند، اما چوب و پلاستیک چنین خاصیتی ندارند. این گونه هادی های بد را عایق گویند. به همین دلیل است که معمولاً ظرف از جنس فلز بوده اما دستة آن از جنس پلاستیک قوی است.

انتقال، عبارت است از حرکت گازها و سیالات از یک محل سردتر به محل گرمتر . اگر ظرف سوپ از جنس شیشه باشد، می توان حرکت جریانات انتقالی در ظرف را مشاهده نمود. سوپ گرمتر از ناحیة پایین ظرف، که حرارت بیشتری دارد، به سمت بالا، که سردتر است، حرکت می کند. سپس سوپ سردتر به سمت پایین حرکت نموده و مکان سوپ گرمتر را اشغال می کند. این حرکت باعث ایجاد یک الگوی چرخشی درون ظرف می شود (به شکل توجه کنید).

بادی که ما حس می کنیم غالباً ناشی از جریانات انتقالی است. این امر توسط وزش بادهای نزدیک اقیانوس به سهولت قابل درک است. هوای گرم سبکتر از هوای سرد بوده و بنابراین اوج می گیرد. در خلال روز، هوای سرد روی آب حرکت نموده و در خشکی جایگزین هوایی می شود که در اثر دمای زمین اوج گرفته است. اما به هنگام شب جهت این جایگزینی تغییر می کند، به عبارت دیگر بعضی اوقات سطح آب گرمتر و خشکی سردتر است.

*تابش، شکل نهایی حرکت انرژی گرمایی است . نور و گرمای خورشید از طریق هدایت و انتقال نمی تواند به ما برسد زیرا فضا تقریباً به طور کامل خالی است . هیچ گونه عاملی برای انتقال انرژی خورشید به زمین

کار و گرما گرما نوعی انرژی است که از اجسام گرم به اجسام سرد منتقل می شود. موتورهای حاوی گاز داغ ... ما بدون « موتورهای گرمایی » نمی توانیم به نقاط دور دست مسافرت کنیم. در این موتورها از سوخت برای ایجاد گازهای داغ منبسط شده ودرنتیجه ایجاد حرکت، استفاده می شود. همچنین، این موتورها توان اتومبیلها وقایقها وموشکها را تأمین می کنند وژنراتورهای برق را راه اندازی می کنند. توربینهای بخار ... در نیروگاهها به کمک توربینهای بخار، گرمای تولید شده را به انرژی الکتریکی ( برق ) تبدیل می کنند. در مرکز این توربینها چرخی قرار دارد که از یکسری پره تشکیل شده و به یک میلة گردان وصل است. درون دیگ، آب تحت فشار زیادی جوشیده وبخاری با فشار بسیار زیاد تولید می کند. این بخار با شدت به پره های توربین برخود کرده و موجب چرخش آنها می شود. در یک توربین بخار که با دقت طراحی وساخته شده باشد، تنها یک سوم انرژی بخار صرف چرخاندن پره ها می شود. موتورهای بنزینی ... در موتورها ی بنزینی، دراثر یک انفجار، گاز بسیار داغی ایجاد می شود. این گاز به جای خروج از موتو، موجب حرکت یک پیستون می شود. در این نوع موتورها، مخلوطی از قطرات بنزین وهوا به عنوان سوخت موتور مورد استفاده قرار می گیرد. این مخلوط در داخل سیلنر ( استوانه ) توسط جرقةئ شمع منفجر می شود وگاز بسیار داغی تولید می کند. این گاز داغ، پیستون را به شدت به طرف پایین می راند. داخل یک موتور بنزینی معمولی چه اتفاقی می افتد ؟ … پیستون یک موتور بنزینی چهار ضربه ای به ترتیب، به طرف پایین، بالا، پایین وبالا حرکت می کند. حرکت پیستون به طرف پایین وبالا یک ضربه نا میده می شود و هر ضربه اثر متفاوتی بر گازهای داخل سیلندر دارد. این ضربه ها به همین ترتیب و مدام تکرار می شوند. انبساط جامدات چرا گرما جامدات را منبسط می کند ؟… وقتی یک جسم جامد گرم می شود، مولکولهای آن با انرژی بیشتری ارتعاش می کنند وفاصلة مولکولها از