فصل: دهم
درس: علوم
کلاس: هفتم
نام درس: گرما و بهینه سازی مصرف انرژی
دانلود متن درس دهم علوم هفتم گرما و بهینه سازی مصرف انرژی سال تحصیلی 99-1400 گرما و بهینه سازی مصرف انرژی PDF کتاب متن درس علوم هفتم متن فصل دهم درس علوم کلاس هفتم نام درس گرما و بهینه سازی مصرف انرژی

گیاهان و جانوران نیز تحت تأثیر محیطی اند که در آن زندگی می کنند؛ به همین دلیل است که شکل گیاهان و جانوران مشابه در مناطق گرمسیری با جانوران و گیاهان مناطق سردسیری تفاوت دارد
گرما و بهینه سازی مصرف انرژی

هر چه جسمی گر متر باشد، دمای آن بیشتر است؛ مثلاً دمای یک فنجان چای داغ بیشتر از دمای یک فنجان آب خنک است. با استفاده از حس لامسهٔ خود تشخیص می دهیم چه جسمی داغ و چه جسمی سرد است؛ اما نمی توانیم به طور دقیق، مقدار گرمی و سردی آن را مشخص کنیم. وقتی می خواهیم ببینیم فردی تب دارد یا نه، معمولاً دست خود را روی پیشانی او قرار می دهیم و با مقایسهٔ دمای بدن او با دمای بدنمان تشخیص می دهیم که شخص تب دارد یا خیر؛ حتی اگر تشخیص دهیم که بیمار تب دارد، نمی توانیم تشخیص دهیم او چند درجه تب دارد و برای این منظور از دماسنج استفاده می کنیم.
دماسنج: دماسنج وسیل های است که با استفاده از آن دما را انداز ه می گیریم؛ مثلا با استفاده از دماسنج پزشکی می توانیم دمای بدن فرد بیمار را با دقت انداز هگیری کنیم دماسنج های جیوه ای و الکلی رای جترین دماسن جها هستند. اگر این دماسن جها را در محیط گرم قرار دهیم، جیوه یا الکل درون مخزن آنها منبسط می شود و از لولهٔ نازک بالا می رود. در این حالت ارتفاع الکل رنگی یا جیوهٔ درون لوله، دمای محیط را نشان می دهد
گرما و بهینه سازی مصرف انرژی

برای درجه بندی دماسنج های الکلی و جیوه ای، ابتدا مخزن آنها را در مخلوط آب و یخ قرار می دهند و سطح جیوه یا الکل را با صفر نشانه گذاری می کنند؛ سپس دماسنج را در مجاورت بخار آب در حال جوش قرار می دهند و سطح مایع درون دماسنج را با عدد 100 علامت گذاری می کنند. بین این دو عدد صفر تا 100 را به صد قسمت مساوی تقسیم کرده اند 0° صفر درجهٔ C 1° می نامند؛ یعنی آب در دمای C و هر قسمت را یک درجهٔ سلسیوس 100° می جوشد البته در فشار یک اتمسفر که فشار هوای C سلسیوس یخ می زند و در دمای کنار دریاهای آزاد است
برای اندازه گیری دمای یک جسم با دماسنج الکلی یا جیوه ای، مخزن دماسنج را در تماس با جسم مورد نظر قرار می دهیم و مدتی صبر می کنیم تا ارتفاع مایع در لوله باریک دیگر تغییر نکند؛ آن گاه عددی را که مایع در آن ارتفاع قرار دارد؛ می خوانیم. این عدد همان دمای جسم است.

گرما

از این آزمایش و آزمایش های مشابه نتیجه می گیریم، وقتی دو جسم با دماهای متفاوت در تماس با یکدیگر قرار می گیرند، دمای جسم گرم کم، و دمای جسم سرد زیاد می شود. این فرایند آن قدر ادامه پیدا می کند تا دمای دو جسم یکسان شود. این دما را دمای تعادل دو جسم می نامیم و در این حالت می گوییم دو جسم با یکدیگر در تعادل گرمایی اند
گرما و بهینه سازی مصرف انرژی

به مقدار انرژی ای که در اثر اختلاف دما از جسمی به جسم دیگر منتقل می شود، گرما می گویند. در آزمایش قبل در حالتی که میخ داغ را درون آب سرد می اندازیم، میخ انرژی از دست می دهد و آب انرژی می گیرد؛ به عبارت دیگر میخ به آب گرما می دهد.وقتی ظرف غذا را روی اجاق قرار می دهیم، چون اجاق از ظرف گر متر است، انرژی به ظرف منتقل می شود؛ به عبارت دیگر اجاق به ظرف غذا، گرما می دهد؛ یعنی به طور طبیعی گرما همواره از جسم گرم به جسم سرد منتقل می شود.
همان طور که گفته شد، گرما نوعی انرژی است که به علت اختلاف دما بین دو جسم در است. از یکای ژول برای همهٔ شکل های J تماس با هم منتقل می شود؛ بنابراین یکای آن ژول انرژی استفاده می کنند.
جسمی که گرم تر است، دمای آن بیشتر است و مولکول هایش جنب و جوش بیشتری دارند؛ یعنی انرژی مولکو لها به طور متوسط بیشتر از جسمی است که سردتر است. در جسم سردتر، جنب و جوش مولکول ها کمتر است؛ یعنی به طور متوسط مولکول ها انرژی کمتری دارند وقتی ظرف آبی را روی شعله قرار می دهیم، انرژی داده شده به آب، سبب افزایش انرژی مولکول های آب می شود و جنبش مولکو لها افزایش می یابد و در نتیجه دمای آب هم بیشتر می شود.

انتقال گرما

همان طور که دیدیم، گرما شکلی از انرژی است؛ بنابراین مانند هر انرژی دیگری می تواند منتقل شود و در انتقال آن نیز همواره قانون پایستگی انرژی برقرار است. گرما به روش های مختلفی از جسمی به جسم دیگر منتقل می شود که در اینجا به آنها می پردازیم.
رسانش: هرگاه یک سر میلهٔ فلزی را روی شعله قرار دهید، طولی نمی کشد که سر دیگر آن، که در دست شماست، آن قدر داغ می شود که دیگرنمی توانید آن را نگه دارید. گرما از سری که روی شعله قرار دارد، وارد می شود و آن را داغ می کند. با توجه به اختلاف دمای دو سر میله، گرما از سر داغ به سمت دیگر میله منتقل می شود این نوع انتقال گرما را رسانش گرمایی می نامیم. در رسانش گرمایی، گرمای شعله سبب می شود که جنبش اتم های سِر گرم شدهٔ میله، بیشتر شود و در اثر برخورد با اتم های مجاور، انرژی به آنها منتقل کند و در نتیجه سبب افزایش جنبش اتم های مجاور شود؛ بدین ترتیب اتم ها بدون رفتن از جایی به جای دیگر انرژی خود را منتقل می کنند.
همرفت: آیا تاکنون آب در حال جوش را در یک ظرف مشاهده کردید؟ حبا بها در ته ظرف تشکیل می شوند و به سمت بالا حرکت می کنند. با حرکت آب داغ از ته ظرف به سمت بالا، آب سرد بالای ظرف به سمت پایین حرکت می کند. در واقع آب با جابه جا شدن، گرما را منتقل می کند به این روش انتقال گرما، همرفت می گویند.
گرما و بهینه سازی مصرف انرژی

در انتقال گرما به روش همرفت قسمتی از مایع یا گاز که گرم شده است به طرف بالا حرکت می کند و قسمت های اطراف آن، که سردترند، جای آن را می گیرند.
جریا نهای همرفتی می توانند هوا را نیز به حرکت در آورند و باد تولید کنند؛ مثلا در طول روز، ساحل دریا خشکی زودتر از آب دریا گرم می شود و دمای آن از دمای آب بالاتر می رود. در نتیجه هوای خنک بالای آب به طرف ساحل می آید و هوای گرم روی ساحل به طرف بالا می رود. حاصل این فرایند نسیم دریاست.
گرما و بهینه سازی مصرف انرژی

تابش: بیشتر انرژی گرمایی روی زمین از خورشید است. این انرژی سطح زمین را گرم می کند و انرژی مورد نیاز گیاهان، جانوران و... را تأمین می کند. آیا می دانید این انرژی چگونه به زمین می رسد؟ آیا این انرژی با فرایند رسانش به زمین می رسد؟ آیا ممکن است این انرژی به صورت همرفت به زمین رسیده باشد؟
همان طور که دیدیم برای انتقال گرما به روش همرفت و رسانش به محیط مادی نیاز است؛ ولی انرژی گرمایی خورشید از خلأ عبور می کند و به ما می رسد و ما را گرم می کند. این نوع انتقال انرژی، تابش گرمایی نامیده می شود.
گرما و بهینه سازی مصرف انرژی

همهٔ اجسام می توانند انرژی خود را به صورت تابش منتشر کنند؛ اما اجسام گر متر، مقدار بیشتری انرژی تابشی منتشر می کنند؛ مثلاً سطح خورشید که دمای بالایی دارد، انرژی تابشی زیادی گسیل می کند.
وقتی در یک روز آفتابی در حال پیاده روی هستید، پرتوهای خورشید به شما برخورد می کنند. قسمتی از پرتوها جذب بدن شما می شوند و شما را گرم تر می کنند و قسمتی از پرتوها، بازتابش می کنند.
در یک آزمایش، بخاری برقی استوانه ای بین دو ورقهٔ فلزی قرارداده شده است. سطح هایی از ورق هها که مقابل بخاری قرار دارند، یکی صیقلی و براق و دیگری سیاه و مات است. در طرف دیگر، ورقه های چوب پنب های توسط موم یا پارافین چسبانده شده است.
وقتی بخاری برقی را روشن می کنیم، خواهیم دید که چوب پنبهٔ پشت سطح سیاه، زودتر می افتد با انجام این آزمایش و آزمای شهای مشابه می توان نتیجه گرفت که:
اجسام تیره و ناهموار، انرژی تابشی بیشتری را جذب می کنند و سطوح صاف و براق مقدار کمتری از انرژی تابشی را جذب، و بیشتر آن را بازتابش می کنند.

فناوری و کاربرد

موتور خودرو: اگر دمای خیلی از چیزها را واپایش کنترل نکنیم، ممکن است خراب شوند؛ مثلاً اگر دمای موتور خودرو خیلی بالا رود، موتور آسیب جدی می بیند و حتی ممکن است بسوزد. برای جلوگیری از این اتفاق، سامانهٔ خنک کنندهٔ خودرو طراحی و ساخته شده است تا انرژی گرمایی موتور را به رادیاتور منتقل کند. رادیاتورها به صورت پهن و در نتیجه با سطح زیاد ساخته می شوند. این طراحی سبب از دست دادن گرما به صورت همرفت و تابش خواهد شد. علاوه بر این، خودروها پنکهٔ فن خنک کننده نیز دارند. هنگامی که موتور داغ شود، پنکه ها روشن می شوند و سبب دور شدن هوای داغ اطراف رادیاتور می گردند.
کاهش اتلاف گرما در خانه: دمای مناسب برای داخل خانه یا محل های کار و مدرسه، ٢0° است. در روزهای سرد اختلاف دمای درون خانه و بیرون بسیار زیاد C 18° تا C بین می شود و این اختلاف دما سبب اتلاف گرمایی زیادی می شود و ممکن است هزینهٔ زیادی را به خانواده تحمیل کند؛ به طوری که مجبور به پرداخت مبلغ کلانی برای قبض های برق و گاز شویم. برای جلوگیری از اتلاف گرمایی و سازگاری بیشتر با محیط زیست راه های مختلفی وجود دارد. شکل ١٢ نشان می دهد که چطور می توان اتلاف گرما را در خانه کاهش داد و از هزین ههای گرمایشی خانه کاست.
گرما و بهینه سازی مصرف انرژی

دمابان فلاسک خلأ: اگر بخواهید به مسافرت یا تفریح بروید، نوشیدنی داغ مانند چای را چگونه گرم نگه می دارید؟ نوشیدنی خنک مانند آ بمیوه را چگونه خنک نگه می دارید؟ اگر این نوشیدن یها را در محفظ های قرار دهید و هر سه راه انتقال گرما به آن یا از آن به بیرون را ببندید، نوشیدنی داغ یا خنک می ماند. معمولا این کار را دمابان های فلاسک های خلأ انجام می دهند. شکل ١٣ یک نوع از این دمابان فلاسک و اجزای تشکیل دهنده آن را نشان می دهد. اصل یترین جزء دمابان فلاسک یک بطری شیش های دو جداره است که بین آن خلأ است و روی سطح آن، هم از درون و هم از بیرون نقره اندود است. در گروه خود درباره نقش هر قسمت از دمابان فلاسک خلأ بحث کنید.
گرما و بهینه سازی مصرف انرژی

متن درس های دیگر (علوم هفتم)

متن درس اول علوم هفتم (تجربه و تفکر)

دانلود متن درس اول علوم تجربه و تفکر سال تحصیلی 99-1400 تجربه و تفکر PDF کتاب متن درس علوم هفتم متن فصل اول درس علوم نام درس تجربه و تفکر