حل پرسش ها و مسائل 1 و2 فصل 4 فیزیک دهم

پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۱ آخر فصل چهارم فیزیک دهم سلام! در این تمرین می‌خواهیم دماهای داده شده در مقیاس **کلوین (K)** را به دو مقیاس رایج دیگر یعنی **سلسیوس ($\!^\circ C$)** و **فارنهایت ($\!^\circ F$)** تبدیل کنیم. برای این کار از فرمول‌های تبدیل زیر استفاده می‌کنیم: **فرمول‌های کلیدی:** 1. تبدیل کلوین به سلسیوس: $T_C = T_K - 273.15$ (در سطح دبیرستان، معمولاً برای سادگی از عدد $273$ استفاده می‌کنیم.) 2. تبدیل سلسیوس به فارنهایت: $T_F = (\frac{9}{5} \times T_C) + 32$ حالا هر مورد را جداگانه محاسبه می‌کنیم: **الف) $T_K = 0 K$** این دما به **صفر مطلق** معروف است، سردترین دمای ممکن در عالم! * **تبدیل به سلسیوس:** $T_C = 0 - 273 = -273^\circ C$ * **تبدیل به فارنهایت:** $T_F = (\frac{9}{5} \times -273) + 32 = (-491.4) + 32 = -459.4^\circ F$ **ب) $T_K = 273 K$** این دما، **نقطه انجماد آب** در فشار استاندارد است. * **تبدیل به سلسیوس:** $T_C = 273 - 273 = 0^\circ C$ * **تبدیل به فارنهایت:** $T_F = (\frac{9}{5} \times 0) + 32 = 0 + 32 = 32^\circ F$ **پ) $T_K = 373 K$** این دما، **نقطه جوش آب** در فشار استاندارد است. * **تبدیل به سلسیوس:** $T_C = 373 - 273 = 100^\circ C$ * **تبدیل به فارنهایت:** $T_F = (\frac{9}{5} \times 100) + 32 = (9 \times 20) + 32 = 180 + 32 = 212^\circ F$ **ت) $T_K = 546 K$** * **تبدیل به سلسیوس:** $T_C = 546 - 273 = 273^\circ C$ * **تبدیل به فارنهایت:** $T_F = (\frac{9}{5} \times 273) + 32 = 491.4 + 32 = 523.4^\circ F$

پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۲ آخر فصل چهارم فیزیک دهم اندازه‌گیری دقیق دما یک کار علمی مهم است. برای اینکه این کار را به درستی انجام دهیم، باید چند نکته کلیدی را رعایت کنیم: 1. **تماس مناسب (Good Thermal Contact):** مخزن (حباب) دماسنج باید به طور کامل با جسمی که می‌خواهیم دمایش را اندازه بگیریم، در تماس باشد. برای مایعات، مخزن باید کاملاً در مایع غوطه‌ور باشد اما به کف یا دیواره‌های ظرف برخورد نکند، زیرا ممکن است دمای ظرف با دمای مایع متفاوت باشد. 2. **رسیدن به تعادل گرمایی (Thermal Equilibrium):** باید به دماسنج زمان بدهیم! پس از قرار دادن دماسنج در تماس با جسم، باید صبر کنیم تا تبادل گرما بین آنها متوقف شود و هر دو به یک دمای یکسان برسند. در این حالت، عددی که دماسنج نشان می‌دهد دیگر تغییر نمی‌کند. این اصل، اساس **قانون صفرم ترمودینامیک** است. 3. **خواندن صحیح عدد (Avoiding Parallax Error):** برای خواندن عدد از روی دماسنج، باید چشم ما دقیقاً در **راستای سطح مایع** درون دماسنج باشد. نگاه کردن از بالا یا پایین باعث خطایی به نام **خطای دید یا اختلاف منظر** می‌شود و ممکن است عدد را اشتباه بخوانیم. 4. **انتخاب دماسنج مناسب (Appropriate Range):** هر دماسنجی برای اندازه‌گیری بازه دمایی مشخصی طراحی شده است. مثلاً نمی‌توانیم با یک تب‌سنج پزشکی (که بازه کوتاهی حدود $35^\circ C$ تا $42^\circ C$ دارد) دمای آب جوش را اندازه بگیریم، زیرا باعث شکستن آن می‌شود. 5. **تأثیر بر دمای جسم (Don't Disturb the System):** عمل اندازه‌گیری نباید دمای خود جسم را به طور قابل توجهی تغییر دهد. اگر جسم بسیار کوچک باشد (مثلاً یک قطره آب)، قرار دادن یک دماسنج بزرگ و سرد در آن، دمای خود قطره را پایین می‌آورد و اندازه‌گیری ما دقیق نخواهد بود. باید دماسنج نسبت به جسم کوچک باشد.