قانون قطعهها
قبل از محاسبه روی هر قطعه بنویس «جامد، ذوب، مایع، جوش یا گاز». نوع قطعه تعیین میکند از گرمای ویژه یا گرمای نهان استفاده شود.
ثابتبودن دما روی سکو به معنی صفرشدن انرژی نیست؛ انرژی صرف تغییر فاز میشود.
سؤال ۱: قطعهٔ شیبدار
در بخشی از منحنی که دمای جامد افزایش مییابد، کدام رابطه بهکار میرود؟
پاسخ: q=mcΔT، چون فاز ثابت و دما در حال تغییر است.
سؤال ۲: سکوی ذوب
روی سکوی ذوب چه فازهایی همزمان حضور دارند؟
پاسخ: جامد و مایع؛ انرژی ورودی پیوندها و آرایش ذرات را تغییر میدهد و دما ثابت میماند.
سؤال ۳: رابطهٔ گرمای نهان
برای محاسبهٔ انرژی کامل ذوبشدن نمونه از چه رابطهای استفاده میشود؟
پاسخ: q=mL₍f₎؛ جرم در گرمای نهان ذوب ضرب میشود.
سؤال ۴: انرژی ذوب
۲۰۰ گرم ماده با Lf=334 J/g کاملاً ذوب میشود. انرژی لازم چقدر است؟
پاسخ: q=200×334=66,800 J.
سؤال ۵: مسیر چندمرحلهای
برای تبدیل یخ زیر صفر به آب بالای صفر، انرژی کل از چه قطعاتی تشکیل میشود؟
پاسخ: گرمکردن یخ تا نقطهٔ ذوب + ذوبکردن یخ + گرمکردن آب تا دمای نهایی.
سؤال ۶: طول سکو
اگر محور افقی زمان و توان گرمکن ثابت باشد، سکوی طولانیتر چه معنایی دارد؟
پاسخ: انرژی بیشتری برای آن تغییر فاز لازم بوده است، چون q=Pt و P ثابت است.
سؤال ۷: سکوی جوش
در سکوی جوش، دما و فازها چگونهاند؟
پاسخ: دما در فشار ثابت تغییر نمیکند و مایع و گاز همزمان حضور دارند.
سؤال ۸: مقایسهٔ شیب
در نمودار دما برحسب انرژی، برای جرمهای برابر، شیب بیشتر چه برداشتی دربارهٔ گرمای ویژه میدهد؟
پاسخ: چون ΔT/q=1/(mc)، شیب بیشتر نشاندهندهٔ c کمتر است.
سؤال ۹: گرمکردن و تبخیر
۱۰۰ گرم آب از ۲۰ تا ۱۰۰ درجه گرم و سپس کامل بخار میشود. c=4.2 J g⁻¹ °C⁻¹ و Lv=2260 J/g. انرژی کل را بیابید.
پاسخ: q₁=100×4.2×80=33,600 J و q₂=100×2260=226,000 J؛ کل 259,600 J.
سؤال ۱۰: خطای تفسیر محور
دانشآموز طول افقی نمودار را همیشه انرژی دانسته، بدون خواندن برچسب محور. خطا چیست؟
پاسخ: محور میتواند زمان یا انرژی باشد؛ تبدیل طول به انرژی در محور زمان به توان گرمکن نیاز دارد.
چطور خودتصحیح کنی؟
محورها را بخوان، قطعهها را نامگذاری کن، برای هر شیب q=mcΔT و برای هر سکو q=mL بنویس و فقط در پایان انرژی همهٔ قطعات مسیر را جمع کن.