جزوه ترمودینامیک نظام جدید ویژه رشته ریاضی

جزوه ترمودینامیک نظام جدید ویژه رشته ریاضی | کانون آموزشی و فرهنگی خرد ماندگار ایران انواع PDF و فایل صوتی – بخش کنکور

ترمودینامیک شاخه ای از فیزیک است که به روابط بین گرما و سایر اشکال انرژی می پردازد. به طور خاص، نحوه تبدیل انرژی حرارتی به سایر اشکال انرژی و نحوه تأثیر آن بر ماده را توضیح می دهد.

جزوه ترمودینامیک نظام جدید ویژه رشته ریاضی : به گفته وب سایت آموزش انرژی آژانس آموزش تگزاس، انرژی حرارتی انرژی یک ماده یا سیستم به دلیل دمای آن است، یعنی انرژی حرکت یا ارتعاش مولکول ها. به گفته دیوید مک کی، استاد فیزیک در دانشگاه ایالتی جنوبی میسوری، ترمودینامیک شامل اندازه گیری این انرژی است که می تواند “بسیار پیچیده” باشد.

لینک مفید : درس هارو میخونی ولی درست یاد نمیگیری؟

“سیستم هایی که ما در ترمودینامیک مطالعه می کنیم … شامل تعداد بسیار زیادی از اتم ها یا مولکول هایی است که به روش های پیچیده ای برهم کنش می کنند. اما اگر این سیستم ها معیارهای مناسبی را داشته باشند که ما آن را تعادل می نامیم، می توان آنها را با تعداد بسیار کمی اندازه گیری یا اندازه گیری توصیف کرد.

جزوه ترمودینامیک نظام جدید ویژه رشته ریاضی : اعداد. اغلب این به عنوان جرم سیستم، فشار سیستم، و حجم سیستم یا مجموعه‌ای معادل دیگر از اعداد ایده‌آل می‌شود. سه عدد ۱۰۲۶ یا ۱۰۳۰ متغیر مستقل اسمی را توصیف می‌کنند.

---

حرارت

بنابراین، ترمودینامیک به چندین ویژگی ماده مربوط می شود. مهمترین آنها گرما است. به گزارش انرژی آموزش، گرما انرژی است که بین مواد یا سیستم ها به دلیل اختلاف دما بین آنها منتقل می شود.

به عنوان شکلی از انرژی، گرما حفظ می شود، یعنی نمی توان آن را ایجاد یا از بین برد. با این حال، می توان آن را از یک مکان به مکان دیگر منتقل کرد. گرما همچنین می تواند به اشکال دیگر انرژی تبدیل شود.

لینک مفید : بودجه بندی دروس اختصاصی تجربی و عمومی

جزوه ترمودینامیک نظام جدید ویژه رشته ریاضی : به عنوان مثال، یک توربین بخار می تواند گرما را به انرژی جنبشی تبدیل کند تا ژنراتوری را راه اندازی کند که انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. یک لامپ می تواند این انرژی الکتریکی را به تابش الکترومغناطیسی (نور) تبدیل کند، که وقتی توسط یک سطح جذب می شود، دوباره به گرما تبدیل می شود.

---

درجه حرارت

به گزارش انرژی آموزش، میزان گرمای منتقل شده توسط یک ماده به سرعت و تعداد اتم ها یا مولکول های در حال حرکت بستگی دارد. هرچه اتم ها یا مولکول ها سریعتر حرکت کنند، دما بالاتر می رود و هر چه تعداد اتم ها یا مولکول های بیشتری در حرکت باشند، مقدار حرارت بیشتری را منتقل می کنند.

طبق فرهنگ لغت هریتیج آمریکا، دما «معیار میانگین انرژی جنبشی ذرات در یک نمونه از ماده است که بر حسب واحدها یا درجات تعیین شده در مقیاس استاندارد بیان می‌شود».

لینک مفید : جزوه زیست شنایی گیاهان کنکور

جزوه ترمودینامیک نظام جدید ویژه رشته ریاضی : متداول ترین مقیاس دمایی مورد استفاده، درجه سانتیگراد است که بر اساس نقاط انجماد و جوش آب است و مقادیر مربوطه ۰ درجه سانتیگراد و ۱۰۰ درجه سانتیگراد را تعیین می کند. مقیاس فارنهایت نیز بر اساس نقاط انجماد و جوش آب است که تعیین شده است. مقادیر ۳۲ F و ۲۱۲ F، به ترتیب.

با این حال، دانشمندان در سراسر جهان از مقیاس کلوین (K بدون علامت درجه) استفاده می کنند که به نام ویلیام تامسون، اولین بارون کلوین نامگذاری شده است، زیرا در محاسبات کار می کند.

لینک مفید : مشاوره کنکور

این مقیاس از افزایشی مشابه مقیاس سانتیگراد استفاده می کند، یعنی تغییر دمای ۱ درجه سانتیگراد برابر با ۱ K است. با این حال، مقیاس کلوین از صفر مطلق شروع می شود، دمایی که در آن فقدان کامل انرژی گرمایی و تمام مولکولی وجود دارد.

جزوه ترمودینامیک نظام جدید ویژه رشته ریاضی : حرکت متوقف می شود دمای ۰ کلوین برابر با منفی ۴۵۹.۶۷ فارنهایت یا منفی ۲۷۳.۱۵ درجه سانتیگراد است.

---

گرمای خاص

بر اساس تحقیقات Wolfram، مقدار حرارت مورد نیاز برای افزایش دمای یک جرم معین از یک ماده به میزان معینی، گرمای ویژه یا ظرفیت گرمایی ویژه نامیده می شود. واحد مرسوم برای این کالری در هر گرم در کلوین است.

کالری به عنوان مقدار انرژی گرمایی مورد نیاز برای افزایش دمای ۱ گرم آب در دمای ۴ درجه سانتیگراد به میزان ۱ درجه تعریف می شود.

جزوه ترمودینامیک نظام جدید ویژه رشته ریاضی : گرمای ویژه یک فلز تقریباً به طور کامل به تعداد اتم های نمونه بستگی دارد نه جرم آن. به عنوان مثال، یک کیلوگرم آلومینیوم می تواند حدود هفت برابر بیشتر از یک کیلوگرم سرب گرما جذب کند.

لینک مفید : نکات مهم کنکوری مربوط به قضاو قدرالهی

با این حال، اتم های سرب می توانند تنها حدود ۸ درصد بیشتر از تعداد مساوی اتم های آلومینیوم گرما جذب کنند. با این حال، یک جرم معین آب می تواند تقریباً پنج برابر جرم مساوی آلومینیوم گرما جذب کند. گرمای ویژه یک گاز پیچیده تر است و بستگی به این دارد که در فشار ثابت یا حجم ثابت اندازه گیری شود.

---

رسانایی گرمایی

بر اساس فرهنگ لغت آکسفورد، رسانایی حرارتی (k) «سرعتی است که در آن گرما از یک ماده مشخص می‌گذرد، که به صورت مقدار گرمایی که در واحد زمان در واحد سطح با گرادیان دمایی یک درجه در واحد فاصله جریان می‌یابد بیان می‌شود». . واحد k وات (W) بر متر (m) بر کلوین (K) است.

جزوه ترمودینامیک نظام جدید ویژه رشته ریاضی : مقادیر k برای فلزاتی مانند مس و نقره به ترتیب ۴۰۱ و ۴۲۸ W/m·K نسبتاً بالا است.

لینک مفید : آمار کنکور ۹۹

این ویژگی باعث می‌شود این مواد برای رادیاتورهای خودرو و پره‌های خنک‌کننده تراشه‌های رایانه مفید باشند، زیرا می‌توانند گرما را به سرعت منتقل کرده و آن را با محیط مبادله کنند. بالاترین مقدار k برای هر ماده طبیعی، الماس با ۲۲۰۰ W/m·K است.

مواد دیگر مفید هستند زیرا رسانای بسیار ضعیف گرما هستند. این ویژگی به عنوان مقاومت حرارتی یا R-value نامیده می شود که سرعت انتقال گرما از طریق مواد را توصیف می کند.

از این مواد مانند پشم سنگ، کرک غاز و استایروفوم برای عایق کاری در دیوارهای بیرونی ساختمان، کت های زمستانی و لیوان های قهوه حرارتی استفاده می شود. مقدار R بر حسب واحد فوت مربع ضربدر فارنهایت بار ساعت به ازای هر واحد حرارتی بریتانیا (ft2·°F·h/Btu) برای یک دال به ضخامت ۱ اینچ داده می‌شود.

---

قانون سرد شدن نیوتن

جزوه ترمودینامیک نظام جدید ویژه رشته ریاضی : در سال ۱۷۰۱، سر آیزاک نیوتن برای اولین بار قانون خنک سازی خود را در مقاله کوتاهی با عنوان “Scala graduum Caloris” (“مقیاس درجات گرما”) در معاملات فلسفی انجمن سلطنتی بیان کرد.

لینک مفید : فنون تست زنی

بیانیه قانون نیوتن از لاتین اصلی به این صورت ترجمه می شود: “درجات اضافی گرما … زمانی که زمان ها در یک پیشرفت حسابی هستند در پیشرفت هندسی بودند.”

موسسه پلی تکنیک ورچستر نسخه مدرن تری از قانون ارائه می دهد زیرا “نرخ تغییر دما متناسب با تفاوت بین دمای جسم و دمای محیط اطراف است.”

این منجر به کاهش نمایی در اختلاف دما می شود. به عنوان مثال، اگر یک جسم گرم در یک حمام سرد قرار داده شود، در مدت زمان معینی، اختلاف دمای آنها به نصف کاهش می یابد.

سپس در همان مدت زمان، تفاوت باقی مانده دوباره به نصف کاهش می یابد. این نصف کردن مکرر اختلاف دما در فواصل زمانی مساوی ادامه می یابد تا زمانی که برای اندازه گیری بسیار کوچک شود.

---

انتقال گرما

جزوه ترمودینامیک نظام جدید ویژه رشته ریاضی : گرما را می توان از جسمی به جسم دیگر یا بین جسم و محیط به سه وسیله انتقال، همرفت و تابش منتقل کرد. رسانایی انتقال انرژی از طریق یک ماده جامد است.

رسانایی بین اجسام زمانی اتفاق می‌افتد که آنها در تماس مستقیم باشند و مولکول‌ها انرژی خود را در سطح مشترک انتقال می‌دهند.

لینک مفید : جزوه مختصر ساختار لوییس

همرفت انتقال گرما به یا از یک محیط سیال است. مولکول‌های موجود در یک گاز یا مایع در تماس با جسم جامد گرما را به یا از آن جسم منتقل می‌کنند یا جذب می‌کنند و سپس دور می‌شوند و به مولکول‌های دیگر اجازه می‌دهند در جای خود حرکت کنند و این فرآیند را تکرار کنند.

راندمان را می توان با افزایش سطحی که قرار است گرم یا سرد شود، مانند رادیاتور، و با مجبور کردن سیال به حرکت روی سطح، مانند فن، بهبود بخشد.

لینک مفید : از کی شروع کنم برای کنکور بخونم ؟

جزوه ترمودینامیک نظام جدید ویژه رشته ریاضی : تابش انتشار انرژی الکترومغناطیسی (EM) است، به ویژه فوتون های مادون قرمز که انرژی گرمایی را حمل می کنند. همه مواد مقداری تشعشع EM را ساطع و جذب می کنند که مقدار خالص آن تعیین می کند که آیا این باعث کاهش یا افزایش گرما می شود.