دید کلی

برای اینکه یک جسم ، دیگری را گرم کند تماس واقعی بینشان ضروری نیست. مثلا خورشید از فاصله دور همه چیز را گرم می‌کند. گرما به روشهای مختلف ، که هر کدام تحت شرایط مختلفی قابل انجام است، انقال می‌یابد. تنها وجه مشترک این راههای انتقال ، آزمایشهای مربوط به گرما و تعریف بنیادی گرماست. به عبارتی در هر کدام از روشهای انتقال آزمایشهای مربوط به گرما ، انتقال انرژی از جسم گرمتر به جسم سردتر صورت می‌گیرد.

انتقال رسانشی آزمایشهای مربوط به گرما

اگر یک انتهای سیخی را به مدت زیادی داخل اجاقی گرم نماییم، انتهای دیگر آن نیز گرم می‌شود. آزمایش‌های مربوط به گرما از طریق بدنه سیخ ، از انتهای داغ به انتهای سرد منتقل می‌شود. این روش انتقال آزمایشهای مربوط به گرما ، یا شارش انرژی از طریق ماده را رسانش گرمایی می‌گویند. فلزات ، بویژه نقره ، مس و آلومینیوم رساناهای خوب آزمایشهای مربوط به گرما و بیشتر غیر فلزات رساناهای ضعیف آزمایشهای مربوط به گرما هستند. ته مسی ماهی‌تابه آزمایشهای مربوط به گرما را در تمام جهات و بطور یکنواخت در ته ماهی‌‌تابه پخش می‌کند. دسته ماهی‌تابه از جنس چوب یا پلاستیک است که رساناهای ضعیفی هستند. وقتی از این مواد برای جلوگیری از رسانش آزمایشهای مربوط به گرما استفاده می‌شود، عایق حرارتی نامیده می‌شوند.

عکس پیدا نشد عکس پیدا نشد

انتقال همرفت آزمایشهای مربوط به گرما

آب رسانای بسیار ضعیف گرماست. اگر یک ظرف آب را زیر شعله اجاق گاز قرار دهید، ممکن است سطح آب به جوش آید، در حالی که ته آب هنوز سرد باشد. برای اینکه آب بطور یکنواخت گرم شود باید آنرا روی شعله اجاق گاز گذاشت. در این حالت ، آب در ته ظرف گرم و منبسط می‌شود و چگالی آن کاهش می‌یابد. در نتیجه آب گرم از ته ظرف بالا می‌آید و آب سرد پایین رفته و به شعله نزدیکتر می‌شود. این فرآیند را که انتقال همرفت می‌نامند، آنقدر ادامه می‌یابد تا تمامی حجم آب داخل ظرف به نقطه جوش برسد.

انتقال آزمایشهای مربوط به گرما از طریق همرفت فقط تحت شرایط معینی اتفاق می‌افتد. اولین شرط این است که ماده شاره باشد (مایع یا گاز) تا بخش گرم کننده آن بتواند از میان بخش سردتر بالا برود. همچنین شاره باید از پایین گرم یا از بالا سرد شود. در خانه بخاری نزدیک کف اتاق قرار دارد در حالیکه قسمت سردکن یخچال در بالای آن واقع است. وسایل زیادی برای جلوگیری از انتقال آزمایشهای مربوط به گرما از طریق رسانش وجود دارد.

این وسایل با جلوگیری از جریان هوا مانع انتقال آزمایش‌های مربوط به گرما می‌شوند. برای همین ، فضاهای میان دیوارهای خانه را با اسفنج پر می‌کنیم، خودمان را با لایه‌های پشمی می‌پوشانیم و کولمنهای مسافرتی را از اسفنج می‌سازیم. آزمایشها نشان می‌دهد هوا رسانای ضعیفی است و اگر ما بتوانیم آنرا گیر بیاندازیم، می‌توانیم از انتقال همرفتی گرما هم جلوگیری کنیم.

انتقال آزمایشهای مربوط به گرما از طریق تابش

آزمایشهای مربوط به گرما از خورشید از طریق یک فضای وسیع خلا و تهی به زمین می‌رسد و این مسیر را بصورت اشعه ، مانند نور ولی نامرئی طی می‌کند. هر جسم گرم ، حتی انسان از خود اشعه‌هایی گسیل می‌کند. اجسام سرد این آزمایشهای مربوط به گرما را جذب می‌کنند ، بنابراین مثل همیشه انتقال خالص آزمایشهای مربوط به گرما از جسم گرم به جسم سرد صورت می‌گیرد. از اینرو ، آزمایش‌های مربوط به گرما همانند نور از طریق تابش و به خط مستقیم منتقل می‌شود. برای همین ، وقتی در آزمایشهای مربوط به هوا باز مقابل آتش می‌نشینیم، صورت ما از آزمایشهای مربوط به گرما سرخ می‌شود و پشت ما سردتر می‌شود.

کارایی یک جسم در تابش یا جذب آزمایشهای مربوط به گرما به رنگ سطح آن بستگی دارد. جسم سیاه هر تابشی را به سرعت و با کارایی زیاد جذب می‌کند. توانایی تابش انرژی گرمایی از سطح بستگی نزدیکی به توانایی جذب انرژی تابشی توسط آن سطح دارد. جسم سیاه هنگامی که گرم است، یک تابنده عالی است. به همین دلیل پرده‌های خنک کننده موتورها را همواره رنگ سیاه می‌زنند. اما جسم سفید نه جذب کننده خوبی است و نه تابشگر خوب است. به عنوان مثال سطح نقره مانند اغلب فلزات همانند جسم سفید عمل می‌کنند. برای عایق بندی اتاقکهای زیر شیروانی از یک لایه ورق آلومینیوم نیز استفاده می‌شود. ورق آلومینیوم از تابش گرمای داخل به خارج در زمستان و از تابش گرمای خارج به داخل در تابستان جلوگیری می‌کند.

مباحث مرتبط با عنوان

• اجسام رسانا
• انتقال انرژی
• انتقال حرارت
• انتقال تابشی گرما
• انتقال همرفتی گرما
• انرژی گرمایی
• تابش جسم سیاه
• دما
• رسانش گرمایی
• عایق حرارتی
• گرما
• مواد عایق

دید کلی :

برای اینکه یک جسم دیگری را گرم کند تماس واقعی بینشان ضروری نیست. مثلا خورشید از فاصله دور همه چیز را گرم می کند. گرما به روشهای مختلف ، که هر کدام تحت شرایط مختلفی قابل انجام است. تنها وجه مشترک این راهها انتقال گرما ، تعریف بنیادی گرماست. به عبارتی در هر کدام از روشهای انتقال گرما ، انتقال انرژی از جسم گرمتر به جسم سردتر صورت می گیرد.
انتقال رسانش گرما :
اگر یک انتهای سیخی را به مدت زیادی داخل اجاقی گرم نماییم، انتهای دیگر آن نیز گرم می شود. گرما از طریق بدنه سیخ ، از انتهای داغ به انتهای سرد منتقل می شود. این روش انتقال گرما ، یا شارش انرژی از طریق ماده را رسانش می گویند. فلزات ، بویژه نقره ، مس ، آلومینیوم ، رساناهای خوب گرما و بیشتر غیر فلزات رساناهای ضعیف گرما هستند. ته مسی ماهیتابه گرما را در تمام جهات و به طور یکنواخت در ته ماهیتابه پخش می کند. دسته ماهیتابه از جنس چوب یا پلاستیک است که رساناهای ضعیفی هستند. وقتی از این مواد برای جلوگیری از رسانش گرما استفاده می شود، عایق حرارتی نامیده می شوند.
انتقال همرفت گرما :
آب رسانای بسیار ضعیف گرماست. اگر یک ظرف آب را زیر شعله اجاق گاز قرار دهید، ممکن است سطح آب به جوش آید، در حالیکه ته آب هنوز سرد باشد. برای اینکه آب بطور یکنواخت گرم شود باید آنرا روی شعله اجاق گاز گذاشت. در این حالت ، آب در ته ظرف گرم و منبسط می شود و چگالی آن کاهش می یابد. در نتیجه آب گرم از ته ظرف بالا می آید و آب سرد پایین رفته و به شعله نزدیکتر می شود. این فرایند را که همرفت می نامند، آنقدر ادامه می یابد تا تمامی حجم آب داخل ظرف به نقطه جوش برسد.
انتقال گرما از طریق همرفت فقط تحت شرایط معینی اتفاق می افتد. اولین شرط این است که ماده شاره باشد (مایع یا گاز) تا بخش گرم کننده آن بتواند از میان بخش سردتر بالا برود. همچنین شاره باید از پایین گرم یا از بالا سرد شود. در خانه بخاری نزدیک کف اتاق قرار دارد در حالیکه قسمت سردکن یخچال در بالای آن واقع است. وسایل زیادی برای جلوگیری از انتقال گرما از طریق رسانش وجود دارد. این وسایل با جلوگیری از جریان هوا مانع انتقال گرما می شوند. برای همین ، فضاهای میان دیوارهای خانه را با اسفنج پر می کنیم، خودمان را با لایههای پشمی می پوشانیم و کولمنهای مسافرتی را از اسفنج می سازیم. هوا رسانای ضعیفی است و اگر ما بتوانیم آنرا گیر بیاندازیم، می توانیم از انتقال همرفتی گرما هم جلوگیری کنیم.
انتقال گرما از طریق تابش :
گرما از خورشید از طریق یک فضای وسیع خلا و تهی به زمین می رسد و این مسیر را به صورت اشعه ، مانند نور ولی نامریی طی می کند. هر جسم گرم ، حتی انسان از خود اشعههایی گسیل می کند. اجسام سرد این گرما را جذب می کنند و بنابراین مثل همیشه انتقال خالص گرما از جسم گرم به سرد صورت می گیرد. از اینرو ، گرما همانند نور از طریق تابش و به خط مستقیم منتقل می شود. برای همین وقتی در هوا باز مقابل آتش می نشینیم، صورت ما از گرما سرخ می شود و پشت ما از سرما یخ می زند.
کارایی یک جسم در تابش یا جذب گرما به رنگ سطح آن بستگی دارد. جسم سیاه هر تابشی راا به سرعت و با کارایی زیاد جذب می کند. توانایی تابش انرژی گرمایی از سطح بستگی نزدیکی به توانایی جذب انرژی تابشی توسط آن سطح دارد. جسم سیاه هنگامی که گرم است، یک تابنده عالی است. به همین دلیل پردههای خنک کننده موتورها را همواره رنگ سیاه می زنند.
اما جسم سفید نه جذب کننده خوبی است و نه تابشگر خوب . به عنوان مثال سطح نقره مانند اغلب فلزات مانند جسم سفید عمل می کنند. برای عایق بندی اتاقکهای زیر شیروانی از یک لایه ورق آلومینیوم نیز استفاده می شود. ورق آلومینیوم از تابش گرمای داخل به خارج در زمستان و از تابش گرمای خارج به داخل در تابستان جلوگیری می کند.