آزمایشگاه آزاد؛ بدون نیاز به ورود
گرمای یکسان، افزایش دمای متفاوت
اگر به یک کیلوگرم آب و فولاد گرمای یکسان بدیم، دمای کدوم بیشتر بالا می‌ره؟ ماده و مقدار گرما رو عوض کن و نتیجه رو بخون.
آزمایش رو شروع کنجرم، ماده و گرمای افزوده‌شده رو تنظیم کن. این مدل دمای شروع رو ۲۰ درجهٔ سلسیوس می‌گیره و فرض می‌کنه تمام گرما به ماده می‌رسه.
آزمایشگاه در حال آماده شدنه…
حالا خودت امتحان کن
هر بار فقط یک چیز رو تغییر بده تا اثرش رو ببینی. قبل از اجرا، نتیجه رو حدس بزن.
آب یا فولاد؛ کدوم بیشتر گرم می‌شه؟
جرم رو روی ۱ کیلوگرم و گرما رو روی ۴۲۰۰ ژول ثابت کن. یک بار آب و یک بار فولاد رو انتخاب کن؛ اگر خواستی چوب رو هم به مقایسه اضافه کن.
حدست چیه؟ با گرما و جرم یکسان، کدوم ماده افزایش دمای بیشتری داره؟
توضیح نتیجه رو ببین
در شکل، افزایش دمای آب حدود ۱ درجه و فولاد حدود ۸٫۶ درجهٔ سلسیوسه؛ چوب حدود ۲٫۵ درجه گرم می‌شه. فولاد با همین گرما تغییر دمای بیشتری داره، چون ظرفیت گرمایی ویژه‌اش در این مدل کمتره.
جرم رو دوبرابر کن
ماده رو روی آب و گرما رو روی ۴۲۰۰ ژول نگه دار. جرم رو یک بار ۱ کیلوگرم و یک بار ۲ کیلوگرم بذار و افزایش دما رو مقایسه کن.
حدست چیه؟ برای گرم کردن جرم دوبرابر، با همین انرژی افزایش دما بیشتر می‌شه یا کمتر؟
توضیح نتیجه رو ببین
افزایش دمای نشان‌داده‌شده در شکل از حدود ۱ به ۰٫۵ درجهٔ سلسیوس می‌رسه. همان انرژی بین آب بیشتری پخش می‌شه؛ با دوبرابر شدن جرم، افزایش دما نصف می‌شه.
گرمای بیشتری به فولاد بده
ماده رو فولاد و جرم رو ۱٫۵ کیلوگرم بذار. یک بار ۴۲۰۰ ژول و بار دیگر ۸۴۰۰ ژول گرما اضافه کن؛ افزایش دما رو بخون.
حدست چیه؟ اگر جرم و ماده ثابت بمونن و گرما دوبرابر بشه، افزایش دما چه تغییری می‌کنه؟
توضیح نتیجه رو ببین
افزایش دمای شکل از حدود ۵٫۷ به ۱۱٫۴ درجهٔ سلسیوس می‌رسه؛ تقریباً دوبرابر. وقتی جرم و ماده عوض نمی‌شن، مقدار گرمای بیشتر تغییر دمای بیشتری می‌سازه.
پشت این حرکت چه خبره؟
گرما، جرم و افزایش دما
Q = m*c*DeltaT
برای گرم کردن یک ماده، انرژی گرمایی به اون می‌رسه. اگر جرم بیشتر باشه یا ظرفیت گرمایی ویژهٔ ماده بالاتر باشه، با همان گرما افزایش دما کمتره.
هر ماده به یک اندازه گرم نمی‌شه
DeltaT = Q/(m*c)
ظرفیت گرمایی ویژه می‌گه برای بالا بردن دمای یک کیلوگرم ماده به اندازهٔ یک درجه چه‌قدر انرژی لازمه. این مدل برای آب، فولاد و چوب عددهای ثابتی به کار می‌بره؛ برای همین گرمای یکسان دمای فولاد رو بیشتر از آب بالا می‌بره.
جرم بیشتر، تغییر دمای کمتر
DeltaT_2/DeltaT_1 = m_1/m_2
وقتی ماده و گرما ثابت باشن، دوبرابر کردن جرم افزایش دما رو نصف می‌کنه. توی آزمایش، فقط جرم رو تغییر بده تا اثرش رو از اثر جنس ماده جدا ببینی.
تغییر دما در سلسیوس و کلوین
DeltaT_C = DeltaT_K
برای تغییر دما، یک کلوین و یک درجهٔ سلسیوس هم‌اندازه‌ان؛ اما دمای مطلق در این دو مقیاس عدد یکسانی نداره. خروجی دمای نهایی این ویجت در شکل درجهٔ سلسیوسه، ولی کارت نتیجه واحد کلوین نوشته؛ این دو نمایش رو با هم قاطی نکن.
سؤالت رو بپرس، جوابش رو هم ببین
وقتی توی چت دربارهٔ یک مفهوم درس می‌خونی، دستیار هوش مصنوعی می‌تونه شبیه‌سازی مرتبط رو کنار توضیحش نشون بده. پارامترها رو تغییر می‌دی و با کمک توضیح بعدی، نتیجه رو بهتر می‌فهمی.
شروع یادگیری با چتبرای ادامه در چت، وارد مسیر شروع و ورود می‌شی. نتیجهٔ این آزمایش به چت منتقل نمی‌شه.
نمونهٔ نمایشی از آموزش در چت
چرا ۴۲۰۰ ژول آب رو خیلی کمتر از فولاد گرم کرد؟
جرم رو روی ۱ کیلوگرم و گرما رو روی ۴۲۰۰ ژول نگه دار و آب رو با فولاد مقایسه کن. در شکل، آب حدود ۱ درجه و فولاد حدود ۸٫۶ درجهٔ سلسیوس گرم می‌شه. برای هر درجه گرم شدن، آب در این مدل انرژی بیشتری لازم داره؛ به همین خاطر گرمای یکسان تغییر دمای کمتری در آب می‌سازه.
سؤال‌های رایج
چه چیزهایی افزایش دما رو تعیین می‌کنن؟
مقدار گرمای دریافتی، جرم ماده و ظرفیت گرمایی ویژه‌اش. با جرم و مادهٔ ثابت، گرمای بیشتر افزایش دما رو بیشتر می‌کنه؛ با گرمای ثابت، جرم بیشتر افزایش دما رو کم می‌کنه.
چرا فولاد با گرمای یکسان بیشتر از آب گرم می‌شه؟
در این مدل ظرفیت گرمایی ویژهٔ فولاد ۴۹۰ و آب ۴۱۸۶ ژول بر کیلوگرم‌کلوینه. چون ظرفیت فولاد کمتره، همان انرژی دمای یک کیلوگرمش رو بیشتر بالا می‌بره.
چرا عدد افزایش دما در کلوین و سلسیوس یکیه؟
اندازهٔ یک پله در این دو مقیاس برابره، پس تغییر یک کلوین برابر تغییر یک درجهٔ سلسیوسه. خود دمای مطلق برابر نیست؛ در این ابزار کارت دمای نهایی واحد نادرست کلوین داره، اما شکل اون رو درجهٔ سلسیوس نشان می‌ده.
گرما و دما یکی هستن؟
نه؛ گرما انرژی‌ایه که به ماده منتقل می‌شه و دما وضعیت گرمی یا سردی ماده رو نشان می‌ده. مقدار گرمای یکسان می‌تونه در جرم‌ها یا مواد متفاوت افزایش دمای متفاوت بسازه.
این نتیجه برای یک قابلمهٔ واقعی هم دقیق درمیاد؟
نه لزوماً. مدل همهٔ گرما رو به ماده می‌رسونه و اتلاف به قابلمه و هوا یا تغییر فاز رو حساب نمی‌کنه. نتیجه رو برای فهم رابطهٔ گرما و افزایش دما بخون، نه پیش‌بینی دقیق آشپزی.