Backدما و گرما (Temperature and Heat): Fundamental Concepts in Physics
Study Guide - Smart Notes
Tailored notes based on your materials, expanded with key definitions, examples, and context.
دما و گرما (Temperature and Heat)
مقدمه
در این فصل، مفاهیم پایهای دما و گرما به عنوان بخش مهمی از فیزیک حرارت بررسی میشوند. این مفاهیم نقش کلیدی در درک رفتار مواد، انتقال انرژی، و پدیدههای طبیعی مانند آب و هوا دارند.
تعریف دما (Temperature)
دما کمیتی است که میزان گرمی یا سردی یک جسم را نشان میدهد و با حرکت مولکولهای ماده مرتبط است. دما را معمولاً با دماسنج اندازهگیری میکنند.
دماسنج: ابزاری برای اندازهگیری دما، معمولاً بر اساس انبساط یا انقباض یک ماده (مانند جیوه یا الکل) کار میکند.
واحد دما: دما را میتوان در مقیاسهای مختلفی مانند سلسیوس (°C)، کلوین (K)، و فارنهایت (°F) بیان کرد.
مثال: دماسنج جیوهای یکی از رایجترین ابزارهای اندازهگیری دما است که در آزمایشگاهها و پزشکی استفاده میشود.
مقیاسهای دما (Temperature Scales)
برای بیان دما از مقیاسهای مختلفی استفاده میشود که هر کدام نقطه صفر و اندازه درجه متفاوتی دارند.
سلسیوس (Celsius): نقطه انجماد آب ۰°C و نقطه جوش آب ۱۰۰°C است.
کلوین (Kelvin): مقیاس مطلق دما که از صفر مطلق شروع میشود. رابطه بین سلسیوس و کلوین:
فارنهایت (Fahrenheit): نقطه انجماد آب ۳۲°F و نقطه جوش آب ۲۱۲°F است.
مثال: دمای اتاق معمولاً حدود ۲۵°C یا ۲۹۸K است.
مقایسه مقیاسهای دما
جدول زیر مقایسهای بین سه مقیاس اصلی دما ارائه میدهد:
پدیده | سلسیوس (°C) | کلوین (K) | فارنهایت (°F) |
|---|---|---|---|
انجماد آب | 0 | 273.15 | 32 |
جوش آب | 100 | 373.15 | 212 |
صفر مطلق | -273.15 | 0 | -459.67 |
اندازهگیری دما (Temperature Measurement)
دماسنجها بر اساس خواص فیزیکی مواد مانند انبساط حرارتی، تغییر مقاومت الکتریکی، یا اثر ترموالکتریک ساخته میشوند.
دماسنج جیوهای: بر اساس انبساط حرارتی جیوه کار میکند.
دماسنج الکلی: برای دماهای پایینتر مناسب است.
دماسنج ترمیستوری: بر اساس تغییر مقاومت الکتریکی مواد نیمههادی.
مثال: در آزمایشگاهها برای اندازهگیری دمای آب از دماسنج جیوهای یا الکلی استفاده میشود.
گرما (Heat)
گرما نوعی انرژی است که به دلیل اختلاف دما بین دو جسم منتقل میشود. گرما همیشه از جسم گرمتر به جسم سردتر منتقل میشود تا تعادل حرارتی برقرار شود.
واحد گرما: ژول (Joule) در SI و کالری (cal) در سیستم قدیمی.
رابطه بین ژول و کالری:
مثال: وقتی یک قاشق فلزی داغ را در آب سرد قرار میدهیم، گرما از قاشق به آب منتقل میشود.
تفاوت دما و گرما
دما: شاخصی از میزان انرژی جنبشی متوسط مولکولها است.
گرما: انرژی منتقل شده به دلیل اختلاف دما.
جدول مقایسه:
ویژگی | دما | گرما |
|---|---|---|
ماهیت | کمیت شدت | کمیت انرژی |
واحد SI | کلوین (K) | ژول (J) |
ابزار اندازهگیری | دماسنج | کالریمتر |
کاربردهای دما و گرما
پیشبینی آب و هوا و اقلیم
فرآیندهای صنعتی مانند ذوب و جوش فلزات
پزشکی (اندازهگیری دمای بدن)
سیستمهای گرمایشی و سرمایشی
مقیاسهای دمایی در طبیعت
در طبیعت، دماها از دمای بسیار پایین فضا (نزدیک به صفر مطلق) تا دمای سطح خورشید (حدود ۶۰۰۰K) متغیر است.
دمای بدن انسان: حدود ۳۷°C یا ۳۱۰K
دمای سطح زمین: بین -۸۹°C تا ۵۶°C
دمای سطح خورشید: حدود ۵۷۷۸K
فرمولهای مهم
تبدیل سلسیوس به کلوین:
تبدیل سلسیوس به فارنهایت:
تبدیل فارنهایت به سلسیوس:
Additional info: توضیحات تکمیلی درباره تفاوت دما و گرما و کاربردهای آنها برای خودکفایی یادگیری افزوده شده است.
