اثر گرما بر حالت مواد

مواد در دمای معمولی به سه حالت جامد، مایع و گاز وجود دارند. با تغییرات دما حالت مواد تغییر میکند شما شاهد بسیاری از این تغییر حالتها در محیط ارطراف خود هستید.

ذوب

در جسم جامدی مانند آهن مولکول ها به هم نزدیک، جنبش مولکول ها کم و جادبه بین آنها زیاد است. اگر جسم جامد گرم شود جنبش و فاصله مولکول ها افزایش و ربایش آنها کم میشود اگز جسم جامد به اندازه کافی گرم شود ربایش مولکول ها به اندازه ای کم می شود که می توانند آزادانه حرکت کنند در این صورت جامد به مایع تبدیل می شود این تغییر حالت ذوب نامیده می شود

به بیان ساده تر

ذوب یعنی تبدیل جامد به مایع بر اثر گرما

و یا از آنجا که برای انجام این تغییر حالت گرما جذب می شود به آن گرماگیر گفته می شود.

نقطه ذوب

به دمایی گفته می شود که درآن دما جامد به مایع تبدیل می شود.

مثلاً یخ در دمای صفر درجه به مایع تبدیل می شود پس نقطه ذوب آن صفر درجه سانتی گراد است.

سؤال : ذوب شدن آهن چه تفاوتی با ذوب شدن شیشه دارد؟

انجماد

اگر مایعی به اندازه کافی سرد شود جنبش و فاصله مولکول ها کم و ربایش مولکول ها افزایش می یابد تا جایی که مولکول ها دیگر نمی توانند آزادانه حرکت کنند در این صورت مایع به جامد تبدیل می شود به این تغییر حالت انجماد می گویند.

انجماد یعنی تبدیل مایع به جامد

از آنجا که این تغییر حالت با از دست دادن گرما همراه است آن را گرماده می گویند.

مثلاً اگر نقطه ذوب آهن ۱۵۳۵درجه باشد نقطه انجماد آن هم ۱۵۳۵درجه خواهد بود.

اثر ناخالصی بر نقطه ذوب و انجماد

حتماً دیده اید که در زمستان بر سطح خیابان های یخ زده نمک می پاشند.

و یا مخلوطی از آب و الکل به عنوان ضد یخ در رادیاتور اتومبیل می ریزند.

تبخیر

تبدیل مایع به بخار یا گاز را تبخیر می گویند.

خشک شدن لباس، چروکیده شدن برگ درختان در گرما نمونه هایی از تبخیر هستند.

جوشیدن

هرچه مایع گرمتر شود سریعتر تبیخر می شود. اگر گرم کردن مایع ادامه یابد مایع شروع به جوشیدن می کند در هنگام جوشیدن در همه قسمت های مایع حبابهایی از بخار تشکیل می شود.

توجه داشته باشید که:

ناخالصی نقطه جوش را بالا میبرد. یکی از مزایای ضدیخ در رادیاتور هم همین است.

در یک ظرف روباز دمای مایع از نقطه جوش بالاتر نمی رود بنابراین برای زودتر پخته شدن غذا شعله چراغ را زیاد نکنید.

نقطه جوش به فشار هوا بستگی دارددر مناطق کوهستانی نقطه جوش پایین تر است.

میعان

اگر بخار یا گاز به اندازه کافی سرد شود مولکول ها تا حدی به هم نزدیک می شوند که بخار به مایع تبدیل می شود این تغییر حالت میعان نام دارد.

به بیان دیگر :میعان یعنی مایع شدن و یا تبدیل بخار یا گاز به مایع

تشکیل شبنم، مه، تشکیل ابر و بارش ، تشکیل قطرات آب برروی شیشه ای پنجره در زمستان نمونه هایی از عمل میعان هستند.

میعان هم مانند انجماد با از دست دادن گرما همراه است بنابراین گرماده محسوب می شود.

بدنیست بدانید که

اگر بخار آب موجود در هوا از حد معمول بیشتر باشد چنین هوایی را شرجی یا سیرشده یا اشباع می نامند.

هوای شرجی گرمتر از حد معمول بنظر می رسد زیرا عرقی که بر سطح بدن تشکیل می شود بسرعت تبخیر نمی شود تا بدن خنک شود. سواحل شمالی و جنوبی ایران چنین هوایی دارند.

تصعید

به تبدیل مستقیم جامد به گاز تصعید می گویند.

بلورهای ید، کافور و قرص های نفتالین اگر در ظروف روباز قرار گیرند بدون آنکه مایع شوند مستقیما به گاز تبدیل می شوند(ناپدید می شوند) این تغییر حالت ها نمونه هایی از عمل تصعید هستند.

یخ خشک یا کربن دی اکسید جامد هم که از سرد و متراکم کردن گاز کربن دی اکسید حاصل می شود به سرعت به گاز تبدیل می شود(تصعید) از این ماده برای سرد کردن مواد و در صحنه های تئاتر برای تشکیل محیط مه آلود استفاده می شود

چگالش

عکس عمل تصعید است یعنی تبدیل گاز به جامد

تشکیل برفک یخچال و تشکیل برف در آسمان نمونه هایی از عمل چگالش هستند.

برفک یخچال هنگامی تشکیل می شود که بخار آب حاصل از مواد غذایی و میوه ها و سبزیجات درون یخچال به اطراف جایخی که دمای آن کمتر از نقطه انجماد آب است برخورد کنند.

اثر گرما بر حجم مواد

گرما حجم مواد را تغییر می دهد. این پدیده را قانون انبساط و انقباض چنین بیان می کند.

تقریبا همه مواد دراثر گرما بزرگتر ودر اثرسرما کوچکتر می شوند به این واقیعت اصل یا قانون انقباض وانبساط می گویند.

وقتی جسمی در اثر گرما جای بیشتری اشتغال می کند و بزرگتر می شود گوییم منبسط شده است و هنگامی که جسم در اثر سرما فضای کمتری اشغال می کند و کوچکتر می شود می گوییم منقبض شده است.

اگر بادکنکی را به دهانه یک بطری شیشه ای خالی ببنیدم و بطری را درون ظرف آب داغ بگذاریم بادکنک باد می شود علت این پدیده انبساط هوای درون بادکنک بر اثر گرماست اگر بطری را درون مخلوط آب و یخ بگذاریم بادکنک دوباره چروکیده می شود.

ظرف پر از آب را هم اگر حرارت دهیم سرریز می شود.

البته میزان تغییر حجم مواد(انبساط و انقباض ) یکسان نیست بلکه به نوع ماده بستگی دارد.

بطور کلی یعنی

حالت های ماده       میزان انبساط

جامد        کم

مایع         متوسط

گاز           زیاد

ناگفته نماند که در بین مواد جامد میزان انبساط فلزات از نافلزات بیشتر و میزان انبساط فلزات هم یکسان نیست.

داستان انبساطی

هفته آخر شهریور ماه بود مهدی و خانواده اش عازم سفر زیارتی مشهد مقدس شدند بعد از اذان صبح و اقامه نماز به راه افتادند چند کیلومتری که از شهر بیرون رفتند جهت صرف صبحانه توقف کردند چای و لوازم صبحانه را آماده کردند هوای صبحگاهی اندکی سرد بود همین که مادر چای را درون لیوانی های شیشه ای ریخت یکی از لیوانها ترک برداشت مهدی با تعجب علت را پرسید پدرش که دبیر علوم بود پاسخ داد چای داغ سبب انبساط ناگهانی دیواره درونی لیوان شده و چون دیواره بیرونی مانع از این انبساط می شود ممکن است لیوان ترک بردارد.

پس از صرف صبحانه به راه افتادند شور و شوق فراوانی وجود بچه ها را فراگرفته بود.

هنگام ظهر جهت اقامه نماز، صرف نهار و استراحت در منطقه خوش آب و هوایی در جاده هراز توقف کردند. پس از نماز و نهار بچه ها مشغول بازی شدند توپ آنها رفته رفته کم بادتر می شد. مهدی تصور می کرد توپشان پنچر شده اما پدر گفت چون هوای اینجا سرد است هوای درون توپ منقبض می شود لذا کم بادتر به نظر می رسد.

هنگام گشت و گذار ناگهان فاصله بین قطعات رآه آهنی که از آن منطقه می گذشت توجه مهدی را به خود جلب کرد مهدی می پنداشت که ریلها شکسته اند اما پدرش گفت این فاصله ها برای جلوگیری از شکستن یا کج شدن ریلها هنگام انبساط آنهاست.

هنگامی که به مشهد رسیدند بعد از زیارت حرم مطهر حضرت رضا(ع) جهت خرید به بازار رفتند مهدی که قرار است به کلاس اول راهنمایی برود برای درس علوم یک دماسنج خرید در زمانهای مختلف حرکت مایع رنگین دماسنج را زیر نظر گرفت اما نمی دانست چگونه مایع رنگین در دماسنج بالا و پایین می رود.

پدرش توضیع داد: درون لوله شیشه ای و نازک دماسنج اندکی مایع رنگین(جیوه یا الکل) وجود دارد هنگامی که دماسنج در جای گرم قرار می گیرد مایع رنگین منبسط می شود و ناچار در لوله بالا میرود و هنگامی که در جای سرد قرار گیرد مایع رنگین منقبض شده پایین می آید. چون هنگام بازشدن مدارس نزدیک بود خانواده مهدی پس از سه روز اقامت در مشهد به شهر خود مراجعت کردند.

پدیده هایی که مهدی با آنها روبرو شد وپدیده های بی شمار دیگری وجود دارند که با اصل انبساط و انقباض قابل توضیح هستند از جمله

از خودنویس پر از جوهر در روزهای گرم جوهر تراوش میکند.

سیمهای برق را بین تیرها کمی شل می بندند.

گاهی در هوای گرم لاستیک اتومبیل ها می ترکند.

سعی کنید با استفاده از قانون انبساط و انقباض برای هر یک از موارد بالا توضیحی بیابید.

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

آیا می خواهید به بحث بپیوندید؟
همین حالا دیدگاه خود را ثبت کنید!

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *