راهنمایی کوتاه: این سوال درباره انتقال گرما بین دو جسم با دماهای متفاوت است. با اصول گرما و دما میتوان پاسخ داد.
گامبهگام:
۱) جهت انتقال گرما: گرما از جسم گرمتر به سردتر منتقل میشود. دمای فنجان (آب) ۶۰°C و دمای قاشق ۲۵°C است، پس گرما از آب به قاشق منتقل میشود.
۲) تغییر انرژی گرمایی قاشق: با دریافت گرما، انرژی درونی قاشق افزایش مییابد و دمای آن به تدریج بالا میرود تا به تعادل برسد.
۳) محاسبه دمای نهایی آب (با فرض تبادل ۲۳۰۰ ژول با محیط):
- ابتدا فرمول: Q = m c ΔT
- جرم آب m = ۲۰۰ g، گرمای ویژه c = ۴٫۲ J/g°C، گرمای از دست رفته Q = ۲۳۰۰ J (با فرض واحد ژول)
- ΔT = Q / (m c) = ۲۳۰۰ / (۲۰۰ × ۴٫۲) = ۲۳۰۰ / ۸۴۰ ≈ ۲٫۷۴ °C
- دمای اولیه آب ۶۰°C، پس دمای نهایی = ۶۰ - ۲٫۷۴ = ۵۷٫۲۶ °C (تقریباً ۵۷٫۳°C)
پاسخ نهایی:
۱) جهت انتقال گرما: از فنجان (آب) به قاشق.
۲) انرژی گرمایی قاشق افزایش مییابد و دمای آن بالا میرود.
۳) دمای نهایی آب حدود ۵۷٫۳ درجه سلسیوس خواهد شد (با فرض ژول بودن واحد انرژی).
مثال مشابه: یک لیوان آب داغ ۸۰°C با جرم ۲۵۰ g را در نظر بگیرید. اگر ۱۰۰۰ J گرما به محیط بدهد، دمای نهایی چقدر است؟ (c=4.2) ΔT=1000/(250*4.2)=0.95°C, T_f=79.05°C.
اگر میخواهی بیشتر یاد بگیری: درباره مفهوم تعادل گرمایی و قانون بقای انرژی در تبادل گرما مطالعه کن. همچنین تفاوت بین دما و گرما را مرور کن.
