تمرین خود را بیازمایید شیمی یازدهم صفحه 60
1. یک استکان چای با دمای $\mathbf{90^irc C}$ درون اتاقی با دمای $\mathbf{25^irc C}$ قرار دارد. با گذشت زمان، $\mathbf{\text{دما}}$ و $\mathbf{\text{انرژی گرمایی}}$ آن چه تغییری میکند؟ چرا؟
پاسخ و توضیح تمرین 1 خود را بیازمایید صفحه 60 شیمی یازدهم
این تمرین به مفهوم $\mathbf{\text{انتقال گرما}}$ و $\mathbf{\text{تعادل گرمایی}}$ میپردازد، که یکی از اصول بنیادی $\mathbf{\text{ترمودینامیک}}$ است. ☕
---
## تغییرات دما و انرژی گرمایی چای
1. **تغییرات دما:** $\mathbf{\text{دمای چای}}$ از $\mathbf{90^irc C}$ به تدریج $\mathbf{\text{کاهش}}$ مییابد تا به دمای محیط اطراف ($athbf{25^irc C}$) برسد.
* **چرا؟** گرما همیشه به صورت $\mathbf{\text{خودبهخودی}}$ از جسم $\mathbf{\text{گرمتر}}$ (چای با $\mathbf{90^irc C}$) به جسم $\mathbf{\text{سردتر}}$ (هوای اتاق با $\mathbf{25^irc C}$) منتقل میشود. این انتقال تا زمانی ادامه مییابد که دمای چای و محیط $\mathbf{\text{برابر}}$ شود ($athbf{\text{تعادل گرمایی}}$).
2. **تغییرات انرژی گرمایی:** $\mathbf{\text{انرژی گرمایی چای}}$ نیز با گذشت زمان $\mathbf{\text{کاهش}}$ مییابد.
* **چرا؟** $\mathbf{\text{انرژی گرمایی}}$، $\mathbf{\text{انرژی درونی کل}}$ یک جسم است. چای با $\mathbf{\text{انتقال گرما}}$ به محیط، در واقع $\mathbf{\text{انرژی گرمایی خود را از دست میدهد}}$. این کاهش انرژی گرمایی، مستقیماً به صورت $\mathbf{\text{کاهش دمای چای}}$ مشاهده میشود.
**نتیجه:** در نهایت، چای و محیط در دمای $\mathbf{25^irc C}$ به $\mathbf{\text{تعادل گرمایی}}$ میرسند و انتقال خالص گرما متوقف میشود.
تمرین خود را بیازمایید شیمی یازدهم صفحه 60
2. با خط زدن واژه نادرست در هر مورد، عبارت زیر را کامل کنید.
$\mathbf{\frac{\text{گرما}}{\text{انرژی گرمایی}}}$ را میتوان هم ارز با آن مقدار $\mathbf{\frac{\text{انرژی گرمایی}}{\text{دما}}}$ دانست که به دلیل تفاوت در $\mathbf{\text{دما/انرژی گرمایی}}$ جاری میشود.
پاسخ و توضیح تمرین 2 خود را بیازمایید صفحه 60 شیمی یازدهم
این تمرین به تعریف دقیق دو مفهوم $\mathbf{\text{گرما } (q)}$ و $\mathbf{\text{انرژی گرمایی}}$ میپردازد. این تمایز در $\mathbf{\text{ترمودینامیک}}$ بسیار حیاتی است. 💥
---
## تکمیل عبارت (تعریف گرما)
$$\mathbf{\text{گرما}} \text{ را میتوان هم ارز با آن مقدار } \mathbf{\text{انرژی گرمایی}} \text{ دانست که به دلیل تفاوت در } \mathbf{\text{دما}} \text{ جاری میشود.}$$
| واژهی خطخورده | واژهی صحیح |
| :---: | :---: |
| انرژی گرمایی (در کسر اول) | **گرما** |
| دما (در کسر اول) | **انرژی گرمایی** |
| انرژی گرمایی (در واژهی آخر) | **دما** |
**توضیح:**
* $\mathbf{\text{گرما}}$ (Heat): شکلی از انرژی است که در حال **انتقال** است. گرما $\mathbf{\text{انرژی جاری}}$ است.
* $\mathbf{\text{انرژی گرمایی}}$ (Thermal Energy): $\mathbf{\text{کل انرژی درونی}}$ یک جسم است.
* $\mathbf{\text{جریان گرما}}$ همیشه به دلیل $\mathbf{\text{تفاوت در دما}}$ بین دو جسم رخ میدهد، نه به دلیل تفاوت در انرژی گرمایی.
تمرین خود را بیازمایید شیمی یازدهم صفحه 60
3. تکهای $\mathbf{\text{نان}}$ و تکهای $\mathbf{\text{سیبزمینی}}$ را با $\mathbf{\text{جرم و سطح یکسان}}$ در دمای $\mathbf{60^irc C}$ در نظر بگیرید. اگر آنها را همزمان در محیطی با دمای $\mathbf{20^irc C}$ قرار دهیم، کدام یک زودتر با محیط همدما میشود؟ درستی پاسخ خود را در منزل بررسی کنید.
پاسخ و توضیح تمرین 3 خود را بیازمایید صفحه 60 شیمی یازدهم
این تمرین به مفهوم $\mathbf{\text{سرعت انتقال گرما}}$ و وابستگی آن به $\mathbf{\text{گرمای ویژه}}$ (ظرفیت گرمایی ویژه) مواد میپردازد. 💨
---
## پیشبینی و دلیل
**پیشبینی:** تکهی **نان** زودتر با محیط همدما میشود (زودتر سرد میشود).
**چرا؟**
1. **هدف:** هر دو ماده باید از $\mathbf{60^irc C}$ به $\mathbf{20^irc C}$ برسند ($athbf{\Delta T}$ یکسان است).
2. **عوامل ثابت:** $\mathbf{\text{جرم}}$ و $\mathbf{\text{سطح تماس}}$ هر دو ماده یکسان است (سطح تماس بر $\mathbf{\text{آهنگ اتلاف گرما}}$ تأثیر میگذارد).
3. **عامل متفاوت (گرمای ویژه):** سرعت از دست دادن گرما به $\mathbf{\text{گرمای ویژه } (c)}$ ماده بستگی دارد. $\mathbf{\text{گرمای ویژه نان}}$ (مادهای با تخلخل بالا و عمدتاً از هوا و نشاسته) $\mathbf{\text{کمتر}}$ از $\mathbf{\text{گرمای ویژه سیبزمینی}}$ (مادهای متراکم و حاوی درصد بالایی آب) است.
$$\mathbf{c_{\text{سیبزمینی}} > c_{\text{نان}}}$$
4. **نتیجه:** برای کاهش دما، $\mathbf{\text{سیبزمینی}}$ باید $\mathbf{\text{انرژی گرمایی بیشتری}}$ را به محیط اطراف از دست دهد (زیرا $\mathbf{\text{انرژی گرمایی بیشتری در خود ذخیره کرده است}}$). در نتیجه، $\mathbf{\text{سیبزمینی دیرتر سرد میشود}}$ و $\mathbf{\text{نان زودتر}}$ به $\mathbf{20^irc C}$ میرسد. 🥔