جواب درس دهم علوم هفتم؛ صفحه ۸۷ تا ۹۶ | فصل ۱۰: گرما و بهینه‌سازی مصرف انرژی

در مورد پوشش، رنگ لباس و روش گرم کردن منزل مسکونی و عایق‌بندی ساختمان‌ها در نواحی سردسیر و نواحی گرمسیر تحقیق کنید و به کلاس گزارش دهید (شباهت‌ها و تفاوت‌ها را مشخص کنید)

شباهت‌ها:
در هر دو ناحیه سردسیر و گرمسیر، مردم از پوشش مناسب برای حفظ دمای بدن خود استفاده می‌کنند.
در هر دو ناحیه، رنگ لباس می‌تواند در حفظ گرما یا خنک نگه داشتن بدن تأثیرگذار باشد.
در هر دو ناحیه، عایق‌بندی ساختمان‌ها می‌تواند به کاهش اتلاف انرژی کمک کند.

تفاوت‌ها:
در نواحی سردسیر، مردم از لباس‌های ضخیم و گرم با رنگ‌های تیره استفاده می‌کنند. در نواحی گرمسیر، مردم از لباس‌های نازک و روشن با رنگ‌های روشن استفاده می‌کنند.
در نواحی سردسیر، مردم از روش‌های گرمایشی برای حفظ دمای داخل ساختمان استفاده می‌کنند. در نواحی گرمسیر، مردم از روش‌های سرمایشی برای خنک نگه داشتن ساختمان استفاده می‌کنند.

در گروه خود نخست به طراحی یک دماسنج بپردازید و سپس با آوردن وسایل مورد نیاز، دماسنج را بسازید و درجه‌بندی کنید. با استفاده از این دماسنج چند اندازه‌گیری را انجام دهید.

جواب: برای ساخت یک دماسنج سانتیگراد، یک بالن آزمایشگاهی را با آب پر می‌کنیم و یک لوله شیشه‌ای را به آن متصل می‌کنیم. سپس، بالن را در آب سرد و جوش قرار می‌دهیم و دو علامت روی لوله می‌گذاریم. بین دو علامت را به ۱۰۰ قسمت مساوی تقسیم می‌کنیم و هر قسمت را یک درجه سلسیوس می‌نامیم.

۱- لیوان را تا نیمه از آب سرد پر کنید و دمای آن را اندازه بگیرید.
۲- میخ را به کمک انبرک روی شعله اجاق قرار دهید و منتظر بمانید تا کاملاً داغ شود. پس از داغ شدن، داخل لیوان بیندازید.
۳- یکی دو دقیقه صبر کنید و سپس دوباره دمای آب را اندازه بگیرید.
۴- نتیجه مشاهده خود را گزارش کنید.

جواب: میخ گرما از دست می‌دهد و آب گرما می‌گیرد.
در این آزمایش دمای آب چگونه تغییر کرده است؟ دمای میخ چطور؟ آب انرژی از دست داده است یا میخ؟ کدام یک انرژی گرفته‌اند؟
جواب: دمای آب نسبت به قبل بیشتر و دمای میخ کمتر شده است. میخ انرژی از دست می‌دهد و آب انرژی جذب کرده است.

اگر به جای میخ داغ، میخ سردی که درون یخ‌زن (فریزر) یا جایخی خیلی سردی قرار داشته است، درون آب بیندازیم، چه اتفاقی می‌افتد؟ دمای میخ و آب چگونه تغییر می‌کنند؟ این بار کدام یک انرژی از دست می‌دهد و کدام یک انرژی می‌گیرد؟
جواب: دمای آب کاهش می‌یابد و دمای میخ افزایش می‌یابد. آب انرژی از دست می‌دهد و میخ انرژی می‌گیرد.

دو ظرف A و B که در آن‌ها مولکول‌های یکسانی قرار دارند، در نظر بگیرید، ظرف A داغ و محفظه B سرد است.

الف) جنبش مولکولی A و B را با هم مقایسه کنید.
جواب: جنبش مولکولی جسم A که داغ است بیشتر از جسم B که سرد است. در جسم A، مولکول‌ها با سرعت بیشتری حرکت می‌کنند و به یکدیگر ضربه می‌زنند. در جسم B، مولکول‌ها با سرعت کمتری حرکت می‌کنند و به یکدیگر ضربه کمتری می‌زنند.

ب) اگر دو محفظه را در تماس با یکدیگر قرار دهیم، جنبش مولکولی کدام محفظه کم و کدام محفظه زیاد می‌شود؟
جواب: چون جسم گرم انرژی گرمایی را به جسم سرد منتقل می‌کند تا به دمای تعادل برسند. بنابراین جنبش مولکولی جسم B که سرد است در حال زیاد شدن و جسم A که گرم است بر اثر از دست دادن گرما جنبش آن کم می‌شود تا به دمای تعادل برسند.

پ) پس از رسیدن به حالت تعادل، جنبش مولکولی دو محفظه را با هم مقایسه کنید.
جواب: پس از رسیدن به حالت تعادل، جنبش مولکولی دو محفظه‌ی A و B برابر و یکسان می‌شود.

وسایل و مواد: سه میله هم طول و هم ضخامت از جنس مس، فولاد یا آهن، آلومینیم، چراغ گاز آزمایشگاهی (چراغ بونزن)، کبریت، سه پایه و پارافین.
روش آزمایش:
۱- به کمک پارافین به سر میله‌ها، چوب کبریت بچسبانید.
۲- مطابق شکل سر دیگر میله‌ها را روی شعله قرار دهید.
۳- مدتی صبر کنید تا چوب کبریت‌ها بیفتند.
۴- نتیجه مشاهدات خود را بنویسید و درباره آن گفت‌وگو کنید.

در این آزمایش کدام میله سریع‌تر از بقیه گرما را منتقل می‌کند؟
جواب: چوب کبریت متصل به میله مس زودتر از بقیه می‌افتد. سپس آلومینیوم و در آخر آهن.
کدام میله گرما را بسیار کند منتقل می‌کند؟
جواب: میله آهنی گرما را بسیار کند منتقل می‌کند.

با استفاده از وسایل در دسترس، یک لیوان عایق دردار طراحی کنید و بسازید؛ سپس مقداری آب داغ در آن بریزید و دمای آب را اندازه بگیرید. پس از یک ساعت دوباره دمای آب را اندازه بگیرید. ظرف کدام گروه گرمای کمتری را منتقل کرده است؟ کدام ظرف گرمای بیشتری را منتقل کرده است؟
جواب: ظرف گروهی که لیوان آن‌ها عایق بهتری است کم‌ترین انتقال گرما را دارد و ظرفی که لیوان آن عایق ضعیفی دارد گرمای بیشتری را منتقل کرده است.

وجود هوا در لابه‌لای پشم، پر و پنبه سبب کاهش میزان رسانایی گرمایی آنها می‌شود...

الف) آزمایشی طراحی کنید که در آن بتوان رسانایی گرمایی پارچه‌ها را با هم مقایسه کرد.
جواب: دو قطعه پارچه با اندازه‌های مساوی و از جنس‌های مختلف را انتخاب کنید، یک تکه یخ را با هر قطعه پارچه بپوشانید. پارچه‌ای که یخ آن با سرعت کم‌تری آب شده باشد رسانایی گرمایی کمتری دارد.

ب) در انتخاب پارچه، به‌جز رسانایی گرمایی، به چه عواملی باید توجه کرد؟
جواب: وزن، ضخامت، نوع و قیمت پارچه.

پ) اگر بخواهند ۲۰۰۰ پالتو زنانه تولید کنند، چند متر پارچه نیاز دارند؟
جواب: ۲۰۰۰ × ۱.۵ = ۳۰۰۰ متر پارچه.

ت) عوامل مؤثر در قیمت‌گذاری پالتو:
مواد اولیه، دستمزد، هزینه‌های جانبی، حمل‌ونقل، تبلیغات.

ث) چرا باید قبل از تولید، بازار و طرح‌ها را بررسی کنند؟
جواب: شناخت نیاز بازار باعث می‌شود محصولاتی تولید شود که مورد توجه مشتریان باشد.

جواب: مولکول‌های آب نزدیک شمع زودتر گرم شده، سبک می‌شوند و بالا می‌روند. آب خنک‌تر جای آن را می‌گیرد. گرما به روش همرفت منتقل می‌شود.

دو بشر هم اندازه انتخاب کنید...

جواب: دمای ماسه سریع‌تر از آب افزایش می‌یابد، چون رسانایی گرمایی ماسه بیشتر است و گرما سریع‌تر منتقل می‌شود.

اگر در ساحل، آتش روشن کنید، متوجه می‌شوید که دود در طول روز به طرف خشکی و در طول شب به طرف دریا کشیده می‌شود. علت را توضیح دهید.
جواب: در روز هوای خشکی گرم‌تر و سبک‌تر می‌شود و هوا از دریا به سمت خشکی حرکت می‌کند. در شب برعکس، هوا از خشکی به سمت دریا حرکت می‌کند.

شکل مقابل نحوه گرم شدن اتاق را به وسیله یک رادیاتور نشان می‌دهد. توضیح دهید چگونه قسمت‌هایی از اتاق که با رادیاتور فاصله دارند، گرم می‌شوند.
جواب: هوای گرم کنار رادیاتور بالا می‌رود، هوای سرد پایین می‌آید و جای آن را می‌گیرد. به‌صورت همرفت، گرما در سراسر اتاق پخش می‌شود.

با همکاری معلم یا والدین خود یک اتوی برقی را روشن کنید...

جواب: بله گرما را احساس می‌کنیم. گرما از طریق تابش منتقل می‌شود نه رسانش یا همرفت. همان‌گونه که گرمای خورشید از خلأ عبور می‌کند.

کدام مورد بیشتر تابش گرمایی خورشید را جذب می‌کند؟ چرا؟
جواب: آسفالت چون رنگ تیره و سطح ناهموار دارد، گرمای بیشتری جذب می‌کند.

۱- در هر لیوان مقدار مساوی آب داغ بریزید و هر ۵ دقیقه دما را اندازه‌گیری کنید.
جواب: آب در لیوان تیره رنگ زودتر سرد می‌شود زیرا سطوح تیره انرژی تابشی بیشتری جذب و از دست می‌دهند.

کارکرد رادیاتور خودروها: رادیاتور با گردش آب و ضدیخ، گرمای اضافی موتور را دفع می‌کند تا از داغ شدن جلوگیری شود.
شغل رادیاتورسازی: شامل تعمیر، شست‌وشو، جوشکاری و تعویض شبکه‌های فلزی است و نیاز به مهارت کار با فلزات و آشنایی با مکانیک خودرو دارد.