Εδεικτικές απάντήσεις στις ερωτήσεις του βιθβλίου :
α. Χρονολογικά προηγείται η Β εικόνα και αυτό φαίνεται από το αριστερό ποτήρι που στην εικόνα Β βγάζει υδρατμούς ενώ στην εικόνα Α έχει αποκτήσει την θερμοκρασία περιβάλλοντος και δεν βγάζει πια υδρατμούς (όμοια από το δεξιό ποτήρι φαίνεται ότι στην εικόνα Β έχει παγάκια ενώ στην εοκόνα Α έχουν λιώσει).
β.Το ποτήρι που περιέχει νερό που έχει πιό μεγάλη θερμοκρασία από το περιβάλλον αποβάλλει θερμότητα στο περιβάλλον με συνέπεια να πέφτει η θερμοκρασία του και αυτό συμβάινει μέχρι να αποκατασταθεί θερμική ισορροπία ανάμεσα στο ποτήρι του νερού και το περιβάλλον δηλαδή μέχρι να αποκτήσουν ίδια θερμοκρασία όπότε παύει η ροή θερμότητας, το αντίστροφο συμβαίνει ανάμεσα στο ποτήρι με τα παγάκια και το περιβάλλον καθώς το ποτήρι είναι τώρα πιό κρύο από το περιβάλλον με συνέπεια θερμότητα να ρέει από το ζεστρό περιβάλλον προς το κρύο ποτήρι μέχρι να αποκτήσουν ίδια θερμοκρασία.
γ.Βάζουμε πάνω σε μια εστία θέρμανσης ένα πυρίμαχο δοχείο με 200 gr νερό και το ζεσταίνουμε μέχρι να αποκτήσει θερμοκρασία 80 οCκαι με την βοήθεια θερμομονωτικών γαντιών το τοποθετούμε μέσα σε ένα μεγαλύτερο δοχείο που περιέχει 100 gr νερό θερμοκρασίας περιβάλλοντος . Τοποθετούμε δυο θερμόμετρα (ένα σε κάθε δοχείο ) και καταγράφουμε τις ενδείξεις τους κάθε ένα λεπτό :
Να κάνετε το
διάγραμμα της θερμοκρασίας του περιεχομένου κάθε δοχείου σε συνάρτηση με τον
χρόνο (με διαφορετικό χρώμα)
Παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία στο εσωτερικό δοχείο που είναι πιό ζεστό πέφτει σταδιακά ενώ στο εξωτερικό δοχείο που είναι πιό κρύο ανεβαίνει μέχρι τελικά να γίνουν ίσες (αυτό συμβαίνει σύμφωνα με τα στοιχεία του πίνακα τα πρώτα 3 λεπτά όμως η χρονική διάρκεια εξαρτάται από τις ποσότητες των υγρών στα 2 δοχεία και από τις αρχικές τους θερμοκρασίες).
δ.Το φαινόμενο αυτό μας δείχνει ότι ρέει θερμική ενέργεια (θερμότητα ) από το ζεστό προς το κρύο και έτσι στο σώμα που χάνει ενέργεια η θερμοκρασία νε ελαττώνεται ενώ στο άλλο σώμα που κερδίζει θερμική ενέργεια η θερμοκρασία αυξάνεται .
Μετά την αποκατάσταση της θερμικής ισορροπίας ανάμεσα στα 2 δοχεία το φαινόμενο συνεχίζεται πιο αργά καθώς τώρα τα 2 δοχεία είναι πιό ζεστά από το περιβάλλον και αποβάλουν σε αυτό σιγά σιγά θερμική ενέργεια μέχρι να αποκτήσουν δοχειά και περιβάλλον ίδια θερμοκρασίαοπότε λέμε ότι βρίσκονται σε θερμική ισορροπία.
ε. Με την ροή θερμότητας από το ζεστό προς το κρύο εξηγούνται φαινόμενα όπως :
α)ένα ποτήρι που έχει πάγο και το αφήνουμε πάνω στο τραπέζι μέσα στο πιό ζεστό δωμάτιο μετά από κάποια ώρα λιώνει ο πάγος
β)ένα ποτήρι που έχει ζεστό ρόφημα σε λίγο κρυώνει
γ)όταν πιάνουμε με γυμνά χέρια παγάκια παγώνουμε δηλαδή κρυώνει το χέρι μας..............................
Τα μικροσκοπικά σωματίδια από τα οποία αποτελείται η ύλη βρίσκονται σε άεναη κίνηση ειδικότερα στα στερεά ταλαντώνονται γύρω από μια μόνιμη θέση ισορροπίας που όταν θερμαίνονται αυξάνεται η απόσταση από αυτήν θέση ισορροπίας (πλάτος ταλάντωσης) αφού αυξάνεται η ενέργεια τους.
Αν τα σωματίδια του σώματος δεν έχουν μόνιμη θέση ισορροπίας αλλά έχουν σταθερή απόσταση μεταξύ τους τότε το σ΄ωμα είναι υγρό και τα σωματίδια κινούνται σε όλο τον όγκο του υγρού έχοντας σταθερές αποστάσεις μεταξύ τους που αυξάνονται όταν θερμαίνονται.
Αν τα σωματίδια μετακινούνται ελεύθερα χωρίς να έχουν σταθερή απόσταση μεταξύ τους τότε το σώμα είναι αέριο και τα σωματίδια τελικά κινούνται άτακτα μέσα στο δοχείο καταλαμβάνοντας όλον τον όγκο του δοχείου και κινούμενα πιό γρήγορα αν τα θερμάνουμε.
α. Χρονολογικά προηγείται η Β εικόνα και αυτό φαίνεται από το αριστερό ποτήρι που στην εικόνα Β βγάζει υδρατμούς ενώ στην εικόνα Α έχει αποκτήσει την θερμοκρασία περιβάλλοντος και δεν βγάζει πια υδρατμούς (όμοια από το δεξιό ποτήρι φαίνεται ότι στην εικόνα Β έχει παγάκια ενώ στην εοκόνα Α έχουν λιώσει).
β.Το ποτήρι που περιέχει νερό που έχει πιό μεγάλη θερμοκρασία από το περιβάλλον αποβάλλει θερμότητα στο περιβάλλον με συνέπεια να πέφτει η θερμοκρασία του και αυτό συμβάινει μέχρι να αποκατασταθεί θερμική ισορροπία ανάμεσα στο ποτήρι του νερού και το περιβάλλον δηλαδή μέχρι να αποκτήσουν ίδια θερμοκρασία όπότε παύει η ροή θερμότητας, το αντίστροφο συμβαίνει ανάμεσα στο ποτήρι με τα παγάκια και το περιβάλλον καθώς το ποτήρι είναι τώρα πιό κρύο από το περιβάλλον με συνέπεια θερμότητα να ρέει από το ζεστρό περιβάλλον προς το κρύο ποτήρι μέχρι να αποκτήσουν ίδια θερμοκρασία.
γ.Βάζουμε πάνω σε μια εστία θέρμανσης ένα πυρίμαχο δοχείο με 200 gr νερό και το ζεσταίνουμε μέχρι να αποκτήσει θερμοκρασία 80 οCκαι με την βοήθεια θερμομονωτικών γαντιών το τοποθετούμε μέσα σε ένα μεγαλύτερο δοχείο που περιέχει 100 gr νερό θερμοκρασίας περιβάλλοντος . Τοποθετούμε δυο θερμόμετρα (ένα σε κάθε δοχείο ) και καταγράφουμε τις ενδείξεις τους κάθε ένα λεπτό :
Χρόνος
(min)
|
θερμοκρασία εσωτερικού δοχείου (oC)
|
Θερμοκρασία
Εξωτερικού δοχείου (oC)
|
0
|
75
|
30
|
1
|
70
|
40
|
2
|
65
|
50
|
3
|
60
|
60
|
4
|
60
|
60
|
5
|
59
|
59
|
6
|
59
|
59
|
7
|
58
|
58
|
8
|
58
|
58
|
Παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία στο εσωτερικό δοχείο που είναι πιό ζεστό πέφτει σταδιακά ενώ στο εξωτερικό δοχείο που είναι πιό κρύο ανεβαίνει μέχρι τελικά να γίνουν ίσες (αυτό συμβαίνει σύμφωνα με τα στοιχεία του πίνακα τα πρώτα 3 λεπτά όμως η χρονική διάρκεια εξαρτάται από τις ποσότητες των υγρών στα 2 δοχεία και από τις αρχικές τους θερμοκρασίες).
δ.Το φαινόμενο αυτό μας δείχνει ότι ρέει θερμική ενέργεια (θερμότητα ) από το ζεστό προς το κρύο και έτσι στο σώμα που χάνει ενέργεια η θερμοκρασία νε ελαττώνεται ενώ στο άλλο σώμα που κερδίζει θερμική ενέργεια η θερμοκρασία αυξάνεται .
Μετά την αποκατάσταση της θερμικής ισορροπίας ανάμεσα στα 2 δοχεία το φαινόμενο συνεχίζεται πιο αργά καθώς τώρα τα 2 δοχεία είναι πιό ζεστά από το περιβάλλον και αποβάλουν σε αυτό σιγά σιγά θερμική ενέργεια μέχρι να αποκτήσουν δοχειά και περιβάλλον ίδια θερμοκρασίαοπότε λέμε ότι βρίσκονται σε θερμική ισορροπία.
ε. Με την ροή θερμότητας από το ζεστό προς το κρύο εξηγούνται φαινόμενα όπως :
α)ένα ποτήρι που έχει πάγο και το αφήνουμε πάνω στο τραπέζι μέσα στο πιό ζεστό δωμάτιο μετά από κάποια ώρα λιώνει ο πάγος
β)ένα ποτήρι που έχει ζεστό ρόφημα σε λίγο κρυώνει
γ)όταν πιάνουμε με γυμνά χέρια παγάκια παγώνουμε δηλαδή κρυώνει το χέρι μας..............................
Τα μικροσκοπικά σωματίδια από τα οποία αποτελείται η ύλη βρίσκονται σε άεναη κίνηση ειδικότερα στα στερεά ταλαντώνονται γύρω από μια μόνιμη θέση ισορροπίας που όταν θερμαίνονται αυξάνεται η απόσταση από αυτήν θέση ισορροπίας (πλάτος ταλάντωσης) αφού αυξάνεται η ενέργεια τους.
Αν τα σωματίδια του σώματος δεν έχουν μόνιμη θέση ισορροπίας αλλά έχουν σταθερή απόσταση μεταξύ τους τότε το σ΄ωμα είναι υγρό και τα σωματίδια κινούνται σε όλο τον όγκο του υγρού έχοντας σταθερές αποστάσεις μεταξύ τους που αυξάνονται όταν θερμαίνονται.
Αν τα σωματίδια μετακινούνται ελεύθερα χωρίς να έχουν σταθερή απόσταση μεταξύ τους τότε το σώμα είναι αέριο και τα σωματίδια τελικά κινούνται άτακτα μέσα στο δοχείο καταλαμβάνοντας όλον τον όγκο του δοχείου και κινούμενα πιό γρήγορα αν τα θερμάνουμε.
Στο υδραυλικό πιεστήριο η πίεση που ασκούμαι στην επιφάνεια του υγρού στο μικρό δοχείο μεταδίδεται αμετάβλητη μέσα στο υγρό και άρα φτάνει με ίδια τιμή και στο άλλο έμβολο.παρατηρείστε την διαφορετικότητα της διατομής των 2 δοχείων , αυτό έχει σαν συνέπεια όταν ασκούμαι μια δύναμη στο μικρό έμβολο να μεταφέρεται μέσω του υγρού στο μεγάλο έμβολο πολλαπλασιασμένη τόσες φορές όσες φορές μεγαλύτερη είναι η δατομή του.