گرما: ظرفیت گرمایی-1

گرما

بهتره این بخش را با این طرح این سؤال شروع کنیم: فرض کنید یک لیوان آب و یک استخر پر از آب هم داریم. دمای هر دو یکسان است. حالا، انرژی جنبشی میانگین کدام‌یک از آنها بیشتر است؟ خوب معلومه: هر دو برابرند. حالا اگر از ما بپرسد انرژی درونی کدام‌یک از انها بیشتر است؟ اینجا باید مراقب باشیم چون انرژی درونی عبارت است از محموع انرژی‌های ذرات تشکیل دهنده، پس انرژی درونی استخر بیشتر است!

حالا بریم سراغ سؤال بعدی که خیلی هم مهمه! لیوان آب گرمای بیشتری دارد یا استخر آب؟ شاید در نگاه اول بگیم خوب معلومه، استخر چون حجم آب داخل آن بیشتر است. یا ممکنه بگیم هر دو باهم برابر است! واقیعت این است که چنین پرسشی از اساس اشتباه است. برای درک بهتر این موضوع بهتر است ببینیم گرما چیست:

? گرما چیست: به مقدار انرژی که به دلیل اختلاف دمای بین جسم، از جسم گرمتر به جسم سردتر انتقال می‌یابد.

اینجا چند کلید واژه‌ی مهم هست:

اولی، انرژی است. پس گرما نوعی از انرژی است!

دومی، اختلاف دما. یعنی زمانی بین دو جسم گرما مبادله می‌شود که یکی دمای بالاتر داشته باشد و دیگری دمای پایین.

سومی، انتقال است. گرما انرژی در حال گذار است. پس اینکه بگیم جسمی چقدر گرما دارد از اساس اشتباه است.

جالبه بدونید که تا قبل از قرن 18ام به این انتقال انرژی می‌گفتن کالریک. اما دو دانشمند به نام‌های کنت رامفورد و پرسکات ژول با انجام یک آزمایش جالب که در شکل مقابل آن را می‌بینیم، نشان دادند که آنچه که از جسم گرم به

جسم سرد منتقل می‌شود، انرژی است. وقتی وزنه رها می‌شود، پره‌های داخل آب شروع به چرخش می‌کنند. در اثر چرخش آنها، دما آب بالا می‌رود، پس چیزی که در حال انتقال انرژی است.

در آزمایش رامفورد- ژول چه انرژی به گرما تبدیل می‌شود؟

چند نکته‌ی مهم:

• -هرگاه جسمی گرما بگیرد، علامت گرما (Q) مثبت و هر گاه گرما از دست بده علامت گرما منفی است.
• -یکای گرما، ژول (J) است.
• -تبادل گرما بین دو جسم تا زمانی ادامه دارد که هر دو به تعادل گرمایی برسند.

خوب حالا می‌خواهیم بدانیم وارد دنیای ذرات تشکیل دهنده‌ی دو جسم گرم و سرد شویم، چه اتفاقی می‌افتد؟ هنگامی که دو جسم با دماهای مختلف در تماس با هم قرار می‌گیرند، انرژی‌های ذارت تشکیل دهنده‌ی جسم گرم کاهش یافته در حالی که انرژی‌های ذرات تشکیل دهنده‌ی جسم سرد، افزایش می‌یابد. 

به شکل زیر دقت کنید