سوال ۷۳ · فیزیک
کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت اول · سوال ۷۳ · کلید رسمی سازمان سنجش
فیزیک · فیزیک ۱ (ریاضی) · فصل ۴: دما و گرما
کدام مورد همرفت طبیعی است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۲ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
برای تشخیص همرفت طبیعی، باید ببینیم چه عاملی شاره را به حرکت درمی‌آورد.
گام اول ـ شناخت همرفت: در همرفت، گرما همراه با جابه‌جایی بخشی از خود شاره منتقل می‌شود؛ بنابراین صرفِ انتقال گرما یا وجود اختلاف دما، برای تشخیص نوع همرفت کافی نیست (فیزیک ۱ (ریاضی)، صفحه‌های ۱۱۲ و ۱۱۳).
گام دوم ـ تشخیص طبیعی یا اجباری بودن: در همرفت طبیعی، گرم‌شدن بخشی از شاره معمولاً باعث انبساط و کاهش چگالی آن می‌شود. نیروی شناوری، شارهٔ گرم‌تر و کم‌چگال‌تر را بالا می‌برد و شارهٔ سردتر جای آن را می‌گیرد؛ بنابراین جریان بدون نیاز به پمپ ایجاد می‌شود (فیزیک ۱ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۱۳). در مقابل، اگر پمپ یا قلب عامل گردش شاره باشد، همرفت اجباری است.
گام سوم ـ بررسی گزینه‌ها:
- در سیستم خنک‌کنندهٔ موتور اتومبیل، مایع خنک‌کننده به کمک پمپ گردش می‌کند؛ پس این مورد همرفت اجباری است.
- کتاب، انتقال گرما از مرکز خورشید به سطح آن را صریحاً از مثال‌های همرفت طبیعی معرفی می‌کند؛ بنابراین در چارچوب بیان کتاب درسی، این مورد پاسخ پرسش است (فیزیک ۱ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۱۳).
- در سیستم گرم‌کنندهٔ مرکزیِ موردنظر سؤال، آب به کمک پمپ در مدار گردش می‌کند؛ پس این گردش، اجباری است. نباید آن را با گرم‌شدن هوای اتاق کنار رادیاتور اشتباه گرفت؛ کتاب گردش هوای اتاق بر اثر گرمایش رادیاتور را نمونهٔ همرفت طبیعی می‌داند (فیزیک ۱ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۱۳).
- در بدن جانوران خونگرم، قلب خون را به گردش درمی‌آورد؛ بنابراین انتقال گرما همراه گردش خون، همرفت اجباری است.
پاسخ: گزینهٔ ۲
چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند
- گزینهٔ ۱: ممکن است جابه‌جایی مایع خنک‌کننده را برای طبیعی دانستن همرفت کافی بدانید؛ اما در سیستم خنک‌کنندهٔ موتور، پمپ مایع را به گردش درمی‌آورد، پس همرفت اجباری است.
- گزینهٔ ۳: ممکن است این مورد را با گرم‌شدن هوای اتاق کنار رادیاتور اشتباه بگیرید. گردش آب در سیستم گرم‌کنندهٔ مرکزیِ موردنظر با پمپ انجام می‌شود و اجباری است؛ اما گردش هوای اتاق بر اثر گرم‌شدن در کنار رادیاتور، همرفت طبیعی است.
- گزینهٔ ۴: ممکن است تصور کنید هر فرایند طبیعی در بدن، همرفت طبیعی محسوب می‌شود؛ درحالی‌که معیار، عامل حرکت شاره است. خون با نیروی تلمبه‌ای قلب جریان می‌یابد، پس انتقال گرما بر اثر گردش آن نمونهٔ همرفت اجباری است.
راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)
- تعریف همرفت و علت بالا رفتن شارهٔ گرم را در فیزیک ۱ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۱۳ مرور کنید؛ نکتهٔ اصلی، عامل ایجاد حرکت شاره است.
- در همرفت طبیعی، اختلاف چگالی و نیروی شناوری جریان را ایجاد می‌کنند؛ اگر پمپ یا قلب عامل گردش شاره باشد، همرفت اجباری است.
- در گزینهٔ مربوط به گرمایش ساختمان، گردش آب در مدار را از گردش هوای کنار رادیاتور جدا کنید؛ سپس دنبال مثالی بگردید که کتاب آن را صریحاً در میان نمونه‌های همرفت طبیعی آورده است.