15 Voorbeelde van Black se Beginselvrae
1. Ys wat 0,2 kg weeg, word gemeng met warm tee wat 0,2 kg weeg. Die temperatuur van die ys = – 10oC, warm tee temperatuur = 40oC. Spesifieke warmte van ys = 2100 J/kg Co, spesifieke warmte van water = 4200 J/kg Co, die smeltwarmte van water = 334 000 J/kg. Indien ys en warm tee in 'n geïsoleerde geslote sisteem gemeng word, bepaal die finale temperatuur van die mengsel.
Bespreking
Is bekend :
Massa van ys (m es) = 0,2 kg
Massa warm teewater (m tee) = 0,2 kg
Spesifieke warmte van water (c water) = 4180 J/kg Co
Spesifieke warmte van ys (c es) = 2100 J/kg Co
Smeltingswarmte van water (L)f water) = 334 000 J/kg
Ystemperatuur (T es) = -10oC
Warm teewatertemperatuur (T-tee) = 40oC
Gevra : finale temperatuur van die mengsel (T-mengsel) ?
Jawab :
Eerste stap, skat die finale toestand.
Die hitte wat deur water vrygestel moet word om die temperatuur van 0,2 kg warm tee van 40 te verlaag.oC tot 0oC:
Die hitte wat deur 0,2 kg ys geabsorbeer word om die temperatuur daarvan van -10 te verhoogoC tot 0oC:
Hitte geabsorbeer om 0,2 kg ys te smelt (hitte benodig om al die ys in water te verander):
Gebaseer op die bogenoemde berekeninge, is die volgende resultate verkry:
Q vrygestel = 33,444 kJ
Q ontvang = 4,2 kJ
Q smelt = 66,8 kJ
Wanneer warm tee 33,44 kJ hitte vrystel, verander die temperatuur van die warm tee van 40°C na 0°C. Van die vrygestelde hitte (ongeveer 4,2 kJ) word gebruik om die temperatuur van die ys van -10°C na 0°C te verhoog. oC tot 0oC. 33,44 kJ – 4,2 kJ = 29,24 kJ. Om al die ys in water te smelt, is 66,8 kJ hitte nodig. Die oorblywende hitte is 29,24 kJ.
Daar kan afgelei word dat die hitte wat deur warm tee vrygestel word, slegs gebruik word om die temperatuur van die ys van -10 te verhoog. oC tot 0oC en smelt van die ys. Van die ys het in water verander, ander nie. Gedurende die proses van verandering van vaste stof na vloeistof, verander die temperatuur nie. Daarom is die finale temperatuur van die mengsel 0oC.
2. Massa van warm tee = 0,4 kg, massa van ys = 0,2 kg, temperatuur van ysblokkies = -10oC, warm tee temperatuur = 90oC. As albei gemeng word, wat is die finale temperatuur van die mengsel?
Bespreking
Eerste stap: skat die finale toestand
Die hitte wat deur water vrygestel moet word om die temperatuur van 0,4 kg warm teewater van 90 te verlaagoC tot 0oC:
Die hitte wat 0,2 kg ys ontvang om die temperatuur daarvan van -10 te verhoogoC tot 0oC:
Die hitte benodig om 0,2 kg ys te smelt (die hitte benodig om al die ys in water te verander):
Gebaseer op die bogenoemde berekeninge, is die volgende resultate verkry:
Q vrygestel = 150,48 kJ
Q ontvang = 4,2 kJ
Q smelt = 66,8 kJ
Wanneer warm tee 150,48 kJ hitte vrystel, verander die temperatuur van die warm tee van 90°C na 0°C. Van die vrygestelde hitte (4,2 J) word gebruik om die temperatuur van die ys van -10°C na 0°C te verhoog. 150,48 kJ – 4,8 kJ = 146,28 kJ. Die oorblywende hitte = 146,28 kJ.
Die hitte wat benodig word om al die ys in water te smelt, is slegs 66,8 kJ. 146,28 kJ – 66,8 kJ = 79,48 kJ. Warm tee hoef nie al sy hitte vry te stel totdat die temperatuur tot 0 daal nie.oC. Ten slotte moet die finale temperatuur van die mengsel groter as 0 wees.oC.
Tweede stap: bepaal die finale temperatuur (T)
Die hitte wat benodig word om die temperatuur van ys van -10 te verhoogoC tot 0oC is 4200 J.
Die hitte wat benodig word om al die ys in water te smelt (latente hitte) = 66 800 J
Die hitte wat benodig word om die temperatuur van water (water wat ontstaan deur al die ys te smelt) van 0 te verhoogoC tot ToC = (massa van ys)(spesifieke warmte van water)(T – 0) = (0,2)(4180)(T) = 836 T
Die hitte wat deur warm tee vrygestel word om die temperatuur daarvan van 90°C na T te verlaag = (digtheid van water)(90-T) = (0,4)(4180)(90 – T) = 1672 (90-T) = 150.480 – 1672 T

3. 60 gram water teen 'n temperatuur van 90oC (spesifieke warmte van water = 1 kal.g)-1.oC-1) gemeng met 40 gram soortgelyke water teen 'n temperatuur van 25oC. Indien geen ander faktore hierdie proses beïnvloed nie, dan is die finale temperatuur van die mengsel…
A. 15,4 oC
B. 23,0 oC
C. 46,0 oC
D. 64,0 oC
E. 77,0 oC
Bespreking
Is bekend :
Massa water 1 (m²1) = 60 gram
Watertemperatuur 1 (T1) = 90oC
Massa water 2 (m²2) = 40 gram
Watertemperatuur 2 (T2) = 25oC
Spesifieke hitte water (c) = 1 kal.g-1.oC-1
Gevra : suhu finale mengsel
Jawab :
Hitte vrygestel deur hoëtemperatuurwater (Q vrygestel) = hitte geabsorbeer deur laetemperatuurwater (Q geabsorbeer)
m1 c (ΔT) = m2 c (ΔT)
(60)(1)(90 – T) = (40)(1)(T – 25)
(60)(90 – T) = (40)(T – 25)
5400 – 60T = 40T – 1000
5400 + 1000 = 40T + 60T
6400 = 100T
T = 6400/100
T = 64oC
Die korrekte antwoord is D.
4. 'n Stuk aluminium het 'n massa van 500 gram en het 'n temperatuur van 30 oC word in 'n houer geplaas wat water met 'n massa van 200 gram en 'n temperatuur van 90 bevat. oC. As die spesifieke warmte van aluminium bekend is as 0,22 kal/g Co en die spesifieke warmte van water is 1 kcal/g Co, dan is die finale temperatuur van water en aluminium...
A. 20,3 oC
B. 42,2 oC
C. 68,7 oC
D. 80,5 oC
E. 100 oC
Bespreking:
Die eenheid van massa, gram (g), hoef nie na kilogram (kg) omgeskakel te word nie, want die spesifieke warmte van aluminium en die spesifieke warmte van water word uitgedruk in kal/g C.o.
Is bekend :
m aluminium = 500 gram
c aluminium = 0,22 kal/gCo
T aluminium = 30 oC
m water = 200 gram
c water = 1 kal/gCo
T water = 90 oC
Gevra :
Finale temperatuur (T) van water en aluminium?
Jawab :
Hitteformule Q = (m)(c)(deltaT)
Q water = = (200 gram)(1 kal/gCo) (90 oC – T)
Q aluminium = (500 gram)(0,22 kal/gCo)(T– 30 oC)
Swart se basiese formule :Q af =Q serap
Water het 'n hoër aanvanklike temperatuur (90 oC) sodat water hitte vrystel, het aluminium 'n laer begintemperatuur (30 oC) sodat aluminium hitte absorbeer. Die finale temperatuur van die mengsel van water en aluminium moet laer wees as die aanvanklike temperatuur van die water en hoër as die aanvanklike temperatuur van die aluminium.
(200 gram)(1 kal/gCo) (90 oC – T) = (500 gram)(0,22 kal/g Co)(T– 30 oC)
(200)(1)(90-T) = (500)(0,22)(T-30)
(200)(90-T) = (110)(T-30)
18000 – 200 T = 110 T – 3300
18000 + 3300 = 110 T + 200 T
21300 = 310 T
T = 68,7 oC
Die finale temperatuur van die kombinasie van water en aluminium is 68,7 oC.
Die korrekte antwoord is C.
5. 'n Stuk metaal met 'n massa van 300 gram by 'n temperatuur van 80 oC gedoop in 200 gram water teen 40 oC. Spesifieke warmte van water = 1 kal/g CoAs die finale temperatuur van die mengsel van metaal en water 50 iso C en die houer absorbeer nie hitte nie, dan is die spesifieke warmte van die metaal…
A. 0,15 kal/g Co
B. 0,22 kal/g Co
C. 1,50 kal/g Co
D. 4,8 kal/g Co
E. 7,2 kal/g Co
Bespreking:
Is bekend :
m metaal = 300 gram
T metaal = 80 oC
m water = 200 gram
T water = 40 oC
c water = 1 kal/g Co
T finale mengsel van metaal en water = 50 oC
Gevra :
c metaal?
Jawab :
Q metaal = (m)(c)(deltaT) = (300 gram)(c metaal)(80oC - 50oC) = (300 gram)(c metaal)(30 Co)
Q water = (m)(c)(delta T) = (200 gram)(1 kal/g Co) (60oC - 50oC) = (200 gram)(1 kal/g Co)(10 Co)
Swart se basiese formule :Q af =Q serap
Die metaal het 'n hoër aanvangstemperatuur (80 oC) sodat die metaal hitte vrystel, het die water 'n laer aanvanklike temperatuur (40 oC) sodat die water hitte absorbeer.
(300 gram)(c metaal)(30 Co) = (200 gram)(1 kal/g Co)(10 Co)
(300)(c)(30) = (200)(1)(10)
9000c = 2000
c = 2000 / 9000
c = 0,22 kal/g Co
Die spesifieke warmte van metaal is 0,22 kcal/g Co.
Die korrekte antwoord is B.
6. Twee identiese balle het dieselfde temperatuur van 40 oC, die twee balle het massas van onderskeidelik 10 gram en 40 gram. Beide balle word in 'n vloeistof geplaas, sodat die temperatuur van beide balle tot 60 styg.oC. As die spesifieke warmte van die bal 2 kal/gr C iso en 1 kalorie = 4,2 Joule, dan is die verskil in hitte wat deur elke bal geabsorbeer word...
A. 5,04 x 103 Joule
B. 7,50 x 103 Joule
C. 10,6 x 103 Joule
D. 40 x 103 Joule
E. 42 x 103 Joule
Bespreking:
Is bekend :
m1 = 10 gram
m2 = 40 gram
T1 =T2 = 40 oC
T einde = 60 oC
c bal = 2 kal/gr Co
Gevra :
Wat is die verskil in hitte wat deur elke bal geabsorbeer word?
Jawab :
Die temperatuur van beide balle styg omdat beide balle hitte moet absorbeer.
Q1 = (10 gr)(2 kal/gr Co) (60oC–40oC) = (10 gr)(2 kal/gr Co)(20 Co) = 400 cal = (400)(4,2 J) = 1680 Joules
Q2 = (40 gr)(2 kal/gr Co) (60oC–40oC) = (40 gr)(2 kal/gr Co)(20 Co) = 1600 cal = (1600)(4,2 J) = 6720 Joules
Die verskil in hitte wat deur elke bal geabsorbeer word:
6720 J – 1680 J = 5040 J = 5,04 x 103 J
Die korrekte antwoord is A.
7. Water met 'n massa van 200 gram by 'n temperatuur van 30°C word gemeng met kookwater met 'n massa van 100 gram en 'n temperatuur van 90°C. (Spesifieke warmte van water = 1 kal.gram)-1° C-1Die temperatuur van die gemengde water ten tye van termiese ewewig is….
A. 10 ° C
B. 30 ° C
C. 50 ° C
D. 75 ° C
Oos 150°C
Bespreking
Is bekend :
Massa water 1 (m²1) = 200 gram
Watertemperatuur 1 (T1) = 30oC
Massa water 2 (m²2) = 100 gram
Watertemperatuur 2 (T2) = 90oC
Spesifieke warmte van water (c) = 1 kal.gram-1° C-1
Gevra : finale temperatuur van die mengsel
Jawab :
Hitte vrygestel deur hoëtemperatuurwater (Q vrygestel) = hitte geabsorbeer deur laetemperatuurwater (Q geabsorbeer)

Die korrekte antwoord is C.
8. Diesoveel as 60 gram by 'n temperatuur van 90oC (spesifieke warmte van water = 1 kal.g)-1.oC-1) gemeng met 40 gram soortgelyke water teen 'n temperatuur van 25oC. Indien geen ander faktore hierdie proses beïnvloed nie, dan is die finale temperatuur van die mengsel…
A. 15,4 oC
B. 23,0 oC
C. 46,0 oC
D. 64,0 oC
E. 77,0 oC
Bespreking
Is bekend :
Massa water 1 (m²1) = 60 gram
Watertemperatuur 1 (T1) = 90oC
Massa water 2 (m²2) = 40 gram
Watertemperatuur 2 (T2) = 25oC
Spesifieke warmte van water (c) = 1 kal.g-1.oC-1
Gevra : finale temperatuur van die mengsel
Jawab :
Hitte vrygestel deur hoëtemperatuurwater (Q vrygestel) = hitte geabsorbeer deur laetemperatuurwater (Q geabsorbeer)

Die korrekte antwoord is D.
9. Ys met 'n massa van M gram by 'n temperatuur van 0oC, in water geplaas wat 340 gram weeg teen 'n temperatuur van 20oC in 'n spesiale houer geplaas. Neem aan dat die houer nie hitte absorbeer/vrystel nie. Indien Les = 80 kcal g-1, Clug = 1 kcal g-1 oC-1, al die ys smelt en termiese ewewig word bereik by 'n temperatuur van 5oC, dan is die massa ys (M)…
A. 60 gram
B. 68 gram
C. 75 gram
D. 80 gram
E. 170 gram
Bespreking
Is bekend :
Massa water (m) = 340 gram
Ystemperatuur (Tes) = 0oC
Watertemperatuur (Tlug) = 20oC
Termiese ewewigstemperatuur (T) = 5oC
Fusiewarmte van ys (L)es) = 80 kalorieë g-1
Spesifieke warmte van water (clug) = 1 kalorieë g-1 oC-1
Gevra Massa van ys (M)
Jawab :
Swart Beginsel stel dat in 'n geïsoleerde geslote sisteem, die hitte wat deur 'n hoëtemperatuurvoorwerp vrygestel word, dieselfde is as die hitte wat deur 'n laetemperatuurvoorwerp geabsorbeer word.
Hitte vrygestel deur water (Q vrygestel) = hitte geabsorbeer deur ys (Q geabsorbeer)

Die korrekte antwoord is A.
Catatan:
As daar gesê word dat ys 'n temperatuur van 0 heto dan is die water steeds in vaste vorm. As daar gesê word dat die watertemperatuur 0 isoC dan is die water in vloeibare vorm. Onderskei die gebruik van die woorde ys en water. Omdat die water steeds in vaste of ysvorm is, word die hitte wat eerste geabsorbeer word, gebruik om al die ys in water te smelt, daarom word aan die regterkant van die vergelyking hierbo 'n formule bygevoeg om die hoeveelheid hitte te bereken wat die ys moet smelt (mes LesNadat al die ys in water gesmelt het, word bykomende hitte gebruik om die temperatuur van die ys van 0 te verhoog.oC word 5oC.
10. Kopermetaal by 'n temperatuur van 100oC word in water met 'n massa van 128 gram en 'n temperatuur van 30 geplaas. oC. Spesifieke warmte van water 1 kal.g-1oC-1 en die spesifieke warmte van koper is 0,1 kal.g-1oC-1Indien termiese ewewig plaasvind by 'n temperatuur van 36 oC, dan is die massa van die metaal….
A. 140 gram
B. 120 gram
C. 100 gram
D. 80 gram
E. 75 gram
Bespreking
Dit is bekend dat:
Kopertemperatuur (T1) = 100 oC
Spesifieke warmte van koper (c1) = 0,1 kal.g-1oC-1
Watermassa (m2) = 128 gram
Watertemperatuur (T2) = 30 oC
Spesifieke warmte van water (c2) = 1 kal.g-1oC-1
Termiese ewewigstemperatuur (T) = 36 oC
Gevra: Massa van koper (m1)
Antwoord:
Black se beginsel stel dat die hitte wat deur 'n hoëtemperatuurvoorwerp vrygestel word = die hitte wat deur 'n laetemperatuurvoorwerp ontvang word.

Die korrekte antwoord is B.
11. Drie kilogram swart loodstaaf met 'n spesifieke warmte van 1400 J.kg-1C-1 temperatuur 80oC word in 10 kg water met 'n spesifieke warmte van 4200 J.kg gedompel.-1C-1Nadat termiese ewewig plaasgevind het, is die finale temperatuur van die mengsel 20oC. Die aanvanklike watertemperatuur is….
A. 20 oC
B. 18 oC
C. 14 oC
D. 12 oC
E. 10 oC
Bespreking
Dit is bekend dat:
Massa lood (m1) = 3 kg
Spesifieke warmte van tin (c1) = 1400 J.kg-1C-1
Tintemperatuur (T1) = 80 oC
Watermassa (m2) = 10 kg
Spesifieke warmte van water (c2) = 4200 J.kg-1C-1
Termiese ewewigstemperatuur (T) = 20 oC
Gevra: Aanvanklike watertemperatuur (T2)
Antwoord:

Die korrekte antwoord is C.
12. 'n Muntstuk van 50 gram word verhit tot 'n temperatuur van 85oC, dan gedoop in 'n houer wat 50 gram water bevat teen 'n temperatuur van 29,8oC (spesifieke warmte van water = 1 kal.g)-1.oC-1As die finale temperatuur van die stelsel 37 isoC en aanvaar dat daar geen hitte-oordrag deur die houer is nie, dan is die spesifieke warmte van die metaal…
A. 0,12 kal.g-1.oC-1
B. 0,30 kal.g-1.oC-1
C. 1,50 kal.g-1.oC-1
D. 4,8 kal.g-1.oC-1
E. 7,2 kal.g-1.oC-1
Bespreking
Dit is bekend dat:
Massa van muntstuk (m) = 50 gram
Aanvanklike temperatuur van die muntstuk (T1) = 85oC
Massa water (m) = 50 gram
Aanvanklike watertemperatuur (T2) = 29,8oC
Spesifieke warmte van water = 1 kcal.g-1.oC-1
Finale temperatuur van die stelsel (T) = 37oC
Gevra: Spesifieke warmte van metaal (c)
Antwoord:
Black se beginsel stel dat die vrygestelde hitte = die geabsorbeerde hitte. Hitte word deur die muntstuk vrygestel en hitte word deur die water geabsorbeer totdat termiese ewewig bereik word.
Alle eenhede word in gram uitgedruk, dus is dit nie nodig om eenhede om te skakel nie.
Q af =Q serap
mlogam c ΔT = mlug c ΔT
(50)(c)(85-37) = (50)(1)(37-29,8)
(50)(c)(48) = (50)(7,2)
(50)(c)(48) = (50)(7,2)
(c)(48) = 7,2
c = 7,2 / 48
c = 0,15 kal.g-1.oC-1
13. Kopermetaal teen 'n temperatuur van 100oC word in water met 'n massa van 128 gram en 'n temperatuur van 30 geplaas. oC. Spesifieke warmte van water 1 kal.g-1 oC-1 en die spesifieke warmte van koper is 0,1 kal.g-1 oC-1Indien termiese ewewig plaasvind by 'n temperatuur van 36 oC, dan is die massa van die metaal….
A. 140 gram
B. 120 gram
C. 100 gram
D. 80 gram
E. 75 gram
Bespreking
Dit is bekend dat:
Kopertemperatuur (T1) = 100 oC
Spesifieke warmte van koper (c1) = 0,1 kal.g-1 oC-1
Watermassa (m2) = 128 gram
Watertemperatuur (T2) = 30 oC
Spesifieke warmte van water (c2) = 1 kal.g-1 oC-1
Termiese ewewigstemperatuur (T) = 36 oC
Vraag: Massa van koper (m1)
Antwoord:
Black se beginsel stel dat die hitte wat deur 'n hoëtemperatuurvoorwerp vrygestel word = die hitte wat deur 'n laetemperatuurvoorwerp ontvang word.
Q koper = Q water
m1 c1 ΔT = m2 c2 ΔT
(m1)(0,1)(100-36) = (128)(1)(36-30)
(m1)(0,1)(64) = (128)(1)(6)
(m1)(6,4) = 768
m1 = 768/6,4
m1 = 120
Die massa van koper is 120 gram.
Die korrekte antwoord is B.
14. Drie kilogram swart loodstaaf met 'n spesifieke warmte van 1400 J.kg-1 C-1 temperatuur 80oC word in 10 kg water met 'n spesifieke warmte van 4200 J.kg gedompel.-1 C-1Nadat termiese ewewig plaasgevind het, is die finale temperatuur van die mengsel 20oC. Die aanvanklike watertemperatuur is….
A. 20 oC
B. 18 oC
C. 14 oC
D. 12 oC
E. 10 oC
Bespreking
Dit is bekend dat:
Massa lood (m1) = 3 kg
Spesifieke warmte van tin (c1) = 1400 J.kg-1 C-1
Tintemperatuur (T1) = 80 oC
Watermassa (m2) = 10 kg
Spesifieke warmte van water (c2) = 4200 J.kg-1 C-1
Termiese ewewigstemperatuur (T) = 20 oC
Gewenste: Aanvanklike watertemperatuur (T2)
Antwoord:
Q vrygestel = Q ontvang
Q blik = Q water
m1 c1 ΔT = m2 c2 ΔT
(3)(1.400)(80-20) = (10)(4.200)(20-T)
(4.200)(60) = (42.000)(20-T)
252.000 = 840.000 – 42.000 T
42 000 T = 840 000 – 252 000
42 000 T = 588 000
T = 588.000 42.000 / XNUMX XNUMX
T = 14
Die aanvanklike watertemperatuur is 14oC.
Die korrekte antwoord is C.
15. Ys met 'n massa van M gram by 'n temperatuur van 0oC, in water geplaas wat 340 gram weeg teen 'n temperatuur van 20oC in 'n spesiale houer geplaas. Neem aan dat die houer nie hitte absorbeer/vrystel nie. Indien Les = 80 kcal g-1, Clug = 1 kcal g-1 oC-1, al die ys het gesmelt en termiese ewewig bereik teen 'n temperatuur van 5oC, dan is die massa ys (M)…
A. 60 gram
B. 68 gram
C. 75 gram
D. 80 gram
E. 170 gram
Bespreking
Is bekend :
Massa water (m) = 340 gram
Ystemperatuur (Tes) = 0oC
Temperatuur water (Tlug) = 20oC
Termiese ewewigstemperatuur (T) = 5oC
Fusiewarmte van ys (L)es) = 80 kalorieë g-1
Spesifieke warmte van water (clug) = 1 kalorieë g-1 oC-1
Gevra Massa van ys (M)
Jawab :
Swart Beginsel stel dat in 'n geïsoleerde geslote sisteem, die hitte wat deur 'n hoëtemperatuurvoorwerp vrygestel word, dieselfde is as die hitte wat deur 'n laetemperatuurvoorwerp geabsorbeer word.
Hitte vrygestel deur water (Q vrygestel) = hitte geabsorbeer deur ys (Q geabsorbeer)
mlug clug (T) = mes Les +mes clug (T)
(340)(1)(20-5) = M (80) + M (1)(5-0)
(340)(15) = 80M + 5M
5100 = 85M
M = 5100/85
M = 60 gram
Die korrekte antwoord is A.
Catatan:
As daar gesê word dat ys 'n temperatuur van 0 heto dan is die water steeds in vaste vorm. As daar gesê word dat die watertemperatuur 0 isoC dan is die water in vloeibare vorm. Onderskei die gebruik van die woorde ys en water. Omdat die water steeds in vaste of ysvorm is, word die hitte wat eerste geabsorbeer word, gebruik om al die ys in water te smelt, daarom word aan die regterkant van die vergelyking hierbo 'n formule bygevoeg om die hoeveelheid hitte te bereken wat die ys moet smelt (mes LesNadat al die ys in water gesmelt het, word bykomende hitte gebruik om die temperatuur van die ys van 0 te verhoog.oC word 5oC.
Vraagbron:
Nasionale Eksamen Fisika Vrae vir Senior Hoërskool/Beroeps Hoërskool