گرما، انرژیِ در حالِ رفتن
استکانِ چایِ داغ را روی میز فراموش کرده‌اید. نیم ساعت بعد، چای سرد شده و دمایش به دمای اتاق رسیده است. چرا چای از دمای اتاق سردتر نشد؟ و چرا هوای اتاق را گرم نکرد که چای داغ بماند؟
دمای تعادل
یک میخِ آهنیِ داغ را در لیوانی آبِ سرد بیندازید. دمای میخ پایین می‌آید و دمای آب کمی بالا می‌رود. این کار ادامه پیدا می‌کند تا هر دو هم‌دما شوند. از آن به بعد دیگر هیچ‌کدام تغییر نمی‌کند. به این دمای مشترک دمای تعادل می‌گوییم.
در این مدت انرژی از میخ به آب رفته است. انرژی‌ای که به خاطرِ اختلافِ دما از جسمی به جسمِ دیگر می‌رود، گرما نام دارد. گرما همیشه خودبه‌خود از جسمِ گرم‌تر به جسمِ سردتر می‌رود، نه برعکس، و وقتی دماها برابر شدند، دیگر نمی‌رود.
دقت کنید: گرما با دما یکی نیست. دما نشان می‌دهد جسم چقدر گرم است. گرما انرژی‌ای است که جابه‌جا می‌شود. یک قاشق چایِ جوش از یک قابلمه آبِ ولرم داغ‌تر است، اما قابلمه انرژیِ خیلی بیشتری دارد که می‌تواند به دستِ شما بدهد.
درونِ ماده چه خبر است؟
همه‌ی مواد از ذره‌های بسیار ریزی ساخته شده‌اند که مدام در حرکت‌اند. در آبِ داغ ذره‌ها به‌طورِ میانگین تندتر حرکت می‌کنند و انرژیِ جنبشیِ بیشتری دارند. در آبِ سرد آرام‌تر. پس:
- دمای بیشتر یعنی ذره‌هایی که به‌طورِ میانگین تندتر حرکت می‌کنند.
- وقتی جسمِ گرم و جسمِ سرد به هم می‌رسند، ذره‌های تندِ جسمِ گرم به ذره‌های کُندِ جسمِ سرد می‌خورند و به آن‌ها انرژی می‌دهند. ذره‌های جسمِ سرد تندتر و ذره‌های جسمِ گرم کُندتر می‌شوند.
- در دمای تعادل، ذره‌های هر دو جسم به‌طورِ میانگین به یک اندازه تند حرکت می‌کنند.
یادتان هست که انرژی گم نمی‌شود: انرژی‌ای که میخ از دست داد، همان انرژی‌ای است که آب گرفت (اگر گرمایی به هوا نرفته باشد).
در خانه امتحان کنید
- دو لیوانِ یکسان بردارید. در یکی آبِ سرد و در دیگری آبِ گرمِ شیر بریزید.
- در هر لیوان یک قطره رنگِ خوراکی یا چند قطره چایِ پررنگ بچکانید و تکان ندهید.
- رنگ در کدام لیوان زودتر پخش شد؟ این با حرکتِ ذره‌ها چه ارتباطی دارد؟
واژه‌های این درس
- گرما - انرژی‌ای که به خاطرِ اختلافِ دما از جسمِ گرم‌تر به جسمِ سردتر می‌رود.
- دمای تعادل - دمای یکسانی که دو جسم پس از رد و بدل کردنِ گرما به آن می‌رسند.
- جنبشِ ذره‌ها - حرکتِ همیشگیِ ذره‌های ریزِ سازنده‌ی ماده.
ایده‌ی اصلی
گرما انرژی‌ای است که به خاطرِ اختلافِ دما از جسمِ گرم‌تر به جسمِ سردتر می‌رود تا هر دو به دمای تعادل برسند. دمای بیشتر یعنی ذره‌هایی که به‌طورِ میانگین تندتر حرکت می‌کنند. دما می‌گوید جسم چقدر گرم است؛ گرما انرژی‌ای است که جابه‌جا می‌شود.