Verstaan Swart Beginsels
As ons warm en koue water in 'n oop houer meng (byvoorbeeld 'n emmer), word hitte van die warm water na die koue water oorgedra. Omdat die houer oop is, word van die hitte na die lug oorgedra. Die houer word ook warmer. Die hitte wat deur die warm water vrygestel word, word nie net deur die koue water geabsorbeer nie, maar ook deur die lug en die houer. In hierdie geval is die emmer 'n nie-geïsoleerde stelsel.
Wanneer ons warm en koue water in 'n geslote termosfles meng, word hitte van die warm water na die koue water oorgedra. Die termosfles is 'n geïsoleerde stelsel , dus word geen hitte na die lug of die termosfles oorgedra nie. Die hitte wat deur die warm water vrygestel word, word eenvoudig deur die koue water geabsorbeer totdat die mengsel termiese ewewig bereik.
Black se beginsel stel dat in 'n geïsoleerde geslote stelsel, die hitte wat deur 'n hoëtemperatuurvoorwerp vrygestel word = die hitte wat deur 'n laetemperatuurvoorwerp geabsorbeer word.
Swart se basiese formule
Qaf =Qserap
Beskrywing: Qaf = hitte vrygestel deur 'n hoëtemperatuurvoorwerp, Qserap = hitte geabsorbeer deur lae temperatuur voorwerpe.
Voorbeeldvrae oor Black se beginsel
1. 'n Stuk warm yster met 'n massa van 1 kg en 'n temperatuur van 100 oC word in 'n houer geplaas wat water bevat met 'n massa van 2 kg en 'n temperatuur van 20 oC. Wat is die finale temperatuur van die mengsel? Spesifieke warmte van yster = 450 J/kg Co, spesifieke warmte van water = 4200 J/kg Co.
Bespreking:
Is bekend :
m yster = 1 kg, Tbesi = 100 oC, m water = 2 kg, Tlug = 20 oC, c yster = 450 J/kg Co, c water = 4200 J/kg Co.
Gevra :
T-mengsel?
Jawab :
Yster het 'n hoër temperatuur as water, so yster gee hitte vry, terwyl water hitte absorbeer.
(m)(c)(deltaT) = (m)(c)(deltaT)
(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)
(450)(100-T) = (8400)(T-20)
45000 – 450T = 8400T – 168000
45000 + 168000 = 8400 T + 450 T
213000 = 8850 T
T = 213000: 8850
T = 24 oC
Temperatuur Die finale temperatuur van 'n mengsel van warm yster en koue water wanneer beide in termiese ewewig is, is 24 oC.
2. 2015/2016 SMA/MA Fisika Nasionale Eksamenvraag Nr. 20
75 gram water teen 'n temperatuur van 0 oC word met 50 gram water gemeng sodat die temperatuur van die mengsel 40 oC is , dus is die aanvanklike temperatuur van die 50 gram water...
A. 125 ° C
B. 120 ° C
C. 110 ° C
D. 100 ° C
O. 80 ° C
Bespreking
Dit is bekend dat:
Massa water² (m² ) = 75 gram
Aanvanklike temperatuur van water 1 (T1 ) = 0 ° C
Massa water² (m² ) = 50 gram
Finale temperatuur van die mengsel (T) = 40 ° C
Die eenhede van massa is dieselfde, dus is geen omskakeling nodig nie.
Gewenste: Aanvanklike temperatuur van water 2 ( T2 )
Antwoord:
Black se beginsel bepaal dat in 'n geïsoleerde geslote stelsel, die hitte wat deur 'n hoëtemperatuurvoorwerp vrygestel word, gelyk is aan die hitte wat deur 'n laetemperatuurvoorwerp geabsorbeer word.
Q vrygestel = Q geabsorbeer
m1c ( ΔT1 ) = m2c ( ΔT2 )
Die spesifieke warmte van water is dieselfde, dus word c uit die vergelyking uitgeskakel.
m1 ( ΔT1 ) = m2 ( ΔT2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T2 – 40)
(75)(40) = (50)(T2 – 40)
3000 = 50 T2 – 2000
42 000 + 21 000 = 50 T²
5000 2 = 50 T²
T2 = 100
Die korrekte antwoord is D.
3. 2015/2016 SMA/MA Fisika Nasionale Eksamenvraag Nr. 20
'n Metaal van 200 gram word verhit tot 120 ° C en dan in 100 gram water by 'n temperatuur van 30 ° C geplaas. Na ewewig word die temperatuur van die mengsel 60 ° C. As die spesifieke warmte van water 4200 J.kg -1 ° C -1 is , dan is die spesifieke warmte van die metaal...
A. 10,5 J.kg -1o C -1
B. 105 J.kg -1o C -1
C. 150 J.kg -1o C -1
D. 1050 J.kg -1o C -1
E. 1500 J.kg -1o C -1
Bespreking
Omskakeling van massa-eenhede van gram na kilogram (Internasionale Stelsel van Eenhede)
Dit is bekend dat:
Metaalmassa (m1 ) = 200 gram = 0,2 kg
Metaaltemperatuur (T1 ) = 120 ° C
Massa water (m² ) = 100 gram = 0,1 kg
Watertemperatuur (T2 ) = 30 ° C
Finale temperatuur van die mengsel (T) = 60 ° C
Spesifieke warmte van water (c² ) = 4200 J.kg⁻¹ o C⁻¹
Gevra: Spesifieke warmte van metaal ( c1 )
Antwoord:
Q vrygestel = Q geabsorbeer
m1 c1 (ΔT1) = m2 c2 (ΔT2)
(0,2)(c1 ) (120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)
(0,2)(c1 ) (60) = (0,1)(4200)(30)
12 c 1 = 12600
c1 = 12600 / 12
c1 = 1050
Die korrekte antwoord is D.
4. 2018 Nasionale Eksamenvraestelle vir Hoërskool/Beroepshoërskool
250 ml kookwater (100 ° C) word in 'n pan gegooi wat 400 ml water bevat teen 'n temperatuur van 35 ° C. Nadat termiese ewewig plaasgevind het, is die temperatuur van die mengsel... (spesifieke warmte van water 1,0 kal.gr -1 . o C -1 )
Bespreking
Dit is bekend:
Warmwatertemperatuur = 100 ° C
Volume warm water = 250 ml = 0,25 liter = 0,25 dm³ = (0,25)(1000 cm³ ) = 250 cm³
Koue watertemperatuur = 35 ° C
Volume koue water = 400 ml = 0,4 liter = 0,4 dm³ = (0,4)(1000 cm³ ) = 400 cm³
Spesifieke warmte van water = 1,0 kal.gr⁻¹ . o C⁻¹
Digtheid van water = 1 gr/ cm³
Gevra: Mengseltemperatuur
antwoord:
Bereken die massa van warm en koue water met behulp van die digtheidsformule:
m = ρ V
m = massa, ρ = digtheid, V = volume
Massa van warm water: m = ρ V = ( 1 gr/cm³ ) (250 cm³ ) = 250 gram
Massa van koue water: m = ρ V = ( 1 gr/cm³ ) (400 cm³ ) = 400 gram
Bereken die temperatuur van die mengsel met behulp van Black se beginselformule:
Hitte geabsorbeer deur koue water = hitte vrygestel deur warm water
mc ΔT = mc ΔT
Die spesifieke warmte is dieselfde, daarom word dit uit die vergelyking uitgeskakel.
m ΔT = m ΔT
(400)(T-35) = (250)(100-T)
400T – 14000 = 25000 – 250T
400T + 250T = 25000 + 14000
650T = 39000
T = 39000 650 / XNUMX XNUMX
T = 60 ° C
