دبیر شیمی دبیرستان های گناباد

گرما و انرژي دروني ماده

 نوعي انرژي است كه مربوط به حركت ذرات ماده مي‌باشد. در واقع ماده از مولكولهايي تشكيل شده است كه متحرك هستند و بر هم نيرو وارد مي‌كنند. اين نيرو منشاء الكتريكي دارد ( به اين دليل كه اتم‌هاي تشكيل دهنده‌ي مولكولها از ذرات باردار الكترون و پروتون تشكيل شده‌اند) و سبب پيدايش انرژي پتانسيل هر ذره مي‌شود. اما هر ذره‌ي متحرك، داراي انرژي جنبشي برابر يك دوم mv^2است كه m جرم ذره و v سرعت آن است. اما در حالت جامد، هر ذره تنها داراي حركت نوساني است، در حاليكه در مايعات و گازها علاوه بر حركت نوساني، حركت انتقالي ( يعني جابجا شدن ذرات) نيز وجود دارد. به اين ترتيب مي‌توان گفت كه هر ذره، هم داراي انرژي جنبشي و هم انرژي پتانسيل است و چون ماده از تعداد زيادي ذره تشكيل شده است، مجموع تمام انرژيهاي جنبشي و پتانسل هر ذره، انرژي دروني ماده را تشكيل مي‌دهد:

مجموع انرژيهاي جنبشي + مجموع انرژيهاي پتانسيل = انرژي دروني ماده

اگر دو جسمي كه داراي انرژيهاي دروني مختلفي باشند، در مجاورت هم قرار گيرند، به شرط اختلاف دما، قسمتي از انرژي دروني يك جسم به ديگري منتقل مي‌شود، در اين صورت اين انرژي مبادله شده را گرما مي‌نامند.

تابش الكترومغناطيس، نوعي انرژي است كه از درون فضا با سرعتي بينهايت زياد عبور مي‌كند. اين تابش ممكن است اشكال متعددي به خود بگيرد كه نور و تابش حرارتي ساده‌ترين شكل قابل تشخيص آن هستند. در واقع تابشهاي الكترومغناطيس، بسته به افزايش طول موج آن، مي‌توان آن را به پرتوهاي: گاما، ايكس، فرابنفش، مرئي، زيرقرمز، امواج هرتز، امواج ريز و امواج راديويي تقسيم نمود.

نور طبيعتي موج – ذره دارد. يعني اينكه براي توجيه يك سري از خواص نور، از جمله انتشار آن در تمام ابعاد، آن را داراي يك طبيعت موجي در نظر مي گيرند. اما همين الگوي موجي، در توجيه بعضي پديده‌هايي مربوط به جذب يا نشر انرژي تابشي، با شكست كامل مواجه مي‌شود، براي توجيه اين فرآيندها لازم است كه به تابش الكترومغناطيس به صورت ذرات مجزاي انرژي به نام فوتون بنگريم. اين نگرش دوجنبه‌اي تابش، به صورت ذره و به صورت موج، انحصاري نيست. در واقع ظهور اين دوگانگي توسط مكانيك موجي به اثبات رسيده است و مي‌بينيم كه در مورد پديده‌هاي ديگري نظير رفتار جرياني از الكترونها و ديگر ذرات بنيادي ديگر نيز صدق مي‌كند.

اينكه فرموده‌ايد، نور و گرما چه ربطي به هم دارند، همانطور كه بيان شد، نور و گرما، هر دو نوعي انرژي هستند، مانند همه‌ي انواع انرژي ديگر، اين دو نوع انرژي نيز مي‌توانند به يكديگر تبديل شوند، بعضي مواد در اثر گرفتن گرما و افزايش دما ( به عبارت ديگر افزايش انرژي دروني ناشي از افزايش حركت ذرات آنها ) مي‌توانند از خود امواجي تابش كنند. اين امواج ممكن است در ناحيه‌ي مرئي بوده و چشم توانائي ديدن آنها را داشته باشد. در اين صورت رنگ ماده مربوط به موجي است كه آن ماده از خود تابش كرده است. بعضي از مواد نسبت به دماهاي معمولي نيز حساس هستند كه از آنها در دماسنجهاي پزشكي نواري استفاده مي‌شود.

در موارد بسيار زيادي نيز نور و انرژي تابشي به گرما تبديل مي‌شود. مانند تبديل قسمت زيادي از انرژي تابشي خورشيد به گرما.