توضیحات

آزمایش شمار 26 مربی صفحه 51

جابجایی گرما

مقدمه:

چه نیرویی باعث پرواز بالن ها می شود. آیا هوای گرم امکان صعود را برای بالن ها ایجاد می کند.

هدف:

مشاهده وبررسی جریان همرفتی در هوا و علت آن

جمع آوری اطلاعات:

هوای گرم سبکتر و چگالی کمتری از هوای سرد دارد. و برای همین هوای گرم به سمت بالا و هوای سرد به سمت پایین جریان می یابد.. در این بین بخاطر حرکت هوای گرم به طرف بالا مولکول ها را نیز با خود می برد که باعث ایجاد یک جریان همرفتی می شود که این امر هم باعث میشود هر شیی که در داخل این جریان همرفتی قرار بگیرد با آن به حرکت در بیاید.

شرح آزمایش:

در دستگاه جریان همرفتی هوا، ابتدا شمع را روشن و سپس لوله شیشه ای را روی آن قرار می دهیم.حدود یک دقیقه صبر می کنیم،
در مرحله بعد دوباره شمع را روشن می کنیم و در حالی که تیغه فلزی دستگاه درون لوله شیشه ای قرار دارد، لوله را روی شمع روشن قرار می دهیم.مدتی صبر می کنیم و اتفاقات را یاداشت می کنیم.
درحالی که شمع روشن و تیغه فلزی در استوانه شیشه ای قرار دارد، یک عود برافروخته را نزدیک دهانه استوانه شیشه ای می گیریم و مشا۹دات را یاداشت می کنیم.

مشاهدات و تفسیر:

زمانی که لوله شیشه ای را روی شمع روشن قرار می دهیم چون از پایین هیچ منفذی ندارد و هوای گرم همراه با گازهای تولید شده از فرایند سوختن شمع به دلیل چگالی کم به طرف بالا حرکت کرده و مانع از ورود هوای تازه(اکسیژن) مورد نیاز برای سوختن شمع خواهند شد و بعد از کمی شمع خاموش می شود.
درحالت دوم وقتی تیغه شیشه ای وجود دارد از یک طرف تیغه هوای گرم و گازهای تولید شده خارج شده و از طرف دیگر هوای تازه به داخل لوله شیشه ای وارد شده و شمع به سوختن ادامه می دهد.

در هنگام قرار دادن عود برافروخته به سادگی مسیر ورود و خروج هوا به داخل لوله را مشاهده می نواییم.

جواب پرسش:

اگر کیسه کاغذی خالی چای ( Tea bag) را به صورت قوطی در آوریم و مانند شکل بالای آن را آتش بزنیم پس از سوختن، باقیمانده های آن به طرف بالا می رود. چه عامل مشترکی میان این پدیده و جریان همرفتی در گازها وجود دارد؟ توضیح دهید.

جواب:

مقداری هوا داخل قوطی کاغذی چای قرار دارد که به دلیل شعله گرم شده و چگالی آن کاهش می یابد و به طرف بالا حرکت می کند و همراه با خود باقیمانده های کاغذ سوخته را بالا می برد. در جریان همرفتی در سیالات و در این آزمایش، عامل حرکت به طرف بالا گرم شدن و کاهش چگالی سیال می باشد.