የጥቁር መርህ - ችግሮች እና መፍትሄዎች
1. በ30°ሴ 200 ግራም ውሃ ከ100 ግራም ውሃ ጋር በ90°ሴ ቀላቅሎ። የውሃው የተወሰነ ሙቀት = 1 ካሎሪ −1 °ሴ −1 ። የድብልቁን የመጨረሻ የሙቀት መጠን ይወስኑ!
የሚታወቅ፦
የውሃ ክብደት 2 (ሜ 1 ) = 200 ግራም
የውሃ ሙቀት 1 (T1 ) = 30 oC
የውሃ ክብደት 2 (ሜ 2 ) = 100 ግራም
የውሃ ሙቀት 2 (T2 ) = 90 oC
የውሃው የተወሰነ ሙቀት (c) = 1 ካሎሪ ግራም −1 °ሴ −1
የሚፈለግበት ፡ የመጨረሻው የሙቀት መጠን
መፍትሔው
በቀዝቃዛ ውሃ የሚወጣው ሙቀት (ጥ 2 ) = በቀዝቃዛ ውሃ የሚወሰድ ሙቀት (ጥ 1 )
m 2 c (ΔT) = m 1 c (ΔT)
(100)(1)(90 – T) = (200)(1)(T – 30)
(100)(90 – T) = (200)(T – 30)
9000 – 100T = 200T – 6000
9000 + 6000 = 200T + 100T
15000 = 300T
ቲ = 15000/300
ቲ = 50 o ሴ
2. 60 ግራም በ90 ዲግሪ ሴልሺየስ ከ40 ግራም ውሃ ጋር በ25 ዲግሪ ሴልሺየስ ተቀላቅሏል። የድብልቁ የመጨረሻ የሙቀት መጠን ስንት ነው። የውሃው የተወሰነ ሙቀት = 1 ካሎሪ ግ -1 . o C -1 ።
የሚታወቅ፦
የውሃ ክብደት 1 (ሜ 1 ) = 60 ግራም
የውሃ ሙቀት 1 (T1 ) = 90 oC
የውሃ ክብደት 2 (ሜ 2 ) = 40 ግራም
የውሃ ሙቀት 2 (T2 ) = 25 oC
የውሃው የተወሰነ ሙቀት (ሐ) = 1 ካሎሪ ግ -1 . o C -1
የሚፈለግበት ፡ የመጨረሻው የሙቀት መጠን
መፍትሔው
በቀዝቃዛ ውሃ የሚወጣው ሙቀት (ጥ 2 ) = በቀዝቃዛ ውሃ የሚወሰድ ሙቀት (ጥ 1 )
m 1 c (ΔT) = m 2 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
ቲ = 6400/100
ቲ = 64 o ሴ
3. በ0 oC የሙቀት መጠን ኤም-ግራም በረዶ በ340 ግራም ውሃ ውስጥ በ20 oC የሙቀት መጠን ውስጥ በአንድ የተወሰነ መያዣ ውስጥ ይቀመጣል ። ድብቅ የውህደት ሙቀት (L በረዶ ) = 80 ካሎሪ ግራም -1 ፣ የተወሰነው የውሃ ሙቀት (c ውሃ ) = 1 ካሎሪ ግራም -1 oC -1 ። ሁሉም በረዶዎች ይቀልጣሉ እና የሙቀት ሚዛን = 5 oC ። የበረዶ ክብደት ያግኙ።
የሚታወቅ፦
የውሃ ክብደት (ሜ) = 340 ግራም
የበረዶ ሙቀት (T በረዶ ) = 0 oC
የውሃ ሙቀት (ቲ ውሃ ) = 20 o ሴ
የሙቀት ሚዛን ሙቀት (T) = 5 oC
ለበረዶ የሚፈጠረው ድብቅ የውህደት ሙቀት (ሊትር በረዶ ) = 80 ካሎሪ ግራም -1
የውሃው የተወሰነ ሙቀት (ሐ ) = 1 ካሎሪ ግ -1 o C -1
የሚፈለግ ፡ የበረዶ ክብደት (ኤም)
መፍትሔው
በውሃ የሚለቀቀው ሙቀት (ጥ 2 ) = በበረዶ የሚወሰድ ሙቀት (ጥ 1 )
ሜትር ውሃ ሐ ውሃ (ΔT) = ሜትር በረዶ L በረዶ + ሜትር በረዶ ሐ ውሃ (ΔT)
(340)(1)(20-5) = M (80) + M (1)(5-0)
(340)(15) = 80ሜ + 5ሜ
5100 = 85 ሚሊዮን
M = 5100/85
ኤም = 60 ግራም
4. በ100 oC በ128 ግራም ውሃ ውስጥ በ30 oC ውስጥ የተቀመጠ መዳብ ። ለውሃው የተወሰነው ሙቀት 1 ካሎሪ ግ -1 o C -1 ሲሆን ለመዳብ ደግሞ የተወሰነው ሙቀት 0.1 ካሎሪ ግ -1 o C -1 ነው ። የሙቀት ሚዛኑ የሙቀት መጠን 36 o C ከሆነ የመዳብ ክብደት ስንት ነው።
የሚታወቅ፦
የመዳብ ሙቀት (T1 ) = 100 oC
የመዳብ የተወሰነ ሙቀት (c1 ) = 0.1 ካሎሪ ግ -1o C -1
የውሃ ክብደት (ሜ 2 ) = 128 ግራም
የውሃ ሙቀት (T2 ) = 30 oC
የውሃው የተወሰነ ሙቀት (c2 ) = 1 ካሎሪ ግ -1o C -1
የሙቀት ሚዛን (T) የሙቀት መጠን = 36 oC
ተፈላጊ ፡ የመዳብ ክብደት (ሜ 1 )
መፍትሔው
Q መዳብ = Q ውሃ
m 1 c 1 ΔT = m 2 c 2 ΔT
(ሜ 1 )(0.1)(100-36) = (128)(1)(36-30)
(ሜ 1 )(0.1)(64) = (128)(1)(6)
(ሜ 1 )(6.4) = 768
ሜትር 1 = 768 / 6.4
ሜትር 1 = 120 ግራም
5. ለእርሳስ የተወሰነ ሙቀት ያለው 3-ኪ.ግ እርሳስ 1400 J.kg -1 C -1 በ80 oC በ10-ኪ.ግ ውሃ ውስጥ የተቀመጠ ሲሆን የውሃው የተወሰነ ሙቀት 4200 J.kg -1 C -1 ነው ። የሙቀት ሚዛኑ የሙቀት መጠን 20 o C ነው። የውሃው የመጀመሪያ የሙቀት መጠን ስንት ነው።
የሚታወቅ፦
የእርሳስ ክብደት (ሜ 1 ) = 3 ኪ.ግ
ለእርሳስ (c1) የተወሰነው ሙቀት = 1400 J.kg -1 C -1
የእርሳስ ሙቀት (T1 ) = 80 oC
የውሃ ክብደት (ሜ 2 ) = 10 ኪ.ግ
የውሃው የተወሰነ ሙቀት (c2 ) = 4200 J.kg -1 C -1
የሙቀት ሚዛን (T) የሙቀት መጠን = 20 oC
የሚፈለግ ፡ የውሃው የመጀመሪያ የሙቀት መጠን (ቲ 2 )
መፍትሔው
የQ ልቀት = Q መምጠጥ
Q ሊድ = Q ውሃ
m 1 c 1 ΔT = m 2 c 2 ΔT
(3)(1400)(80-20) = (10)(4200)(20-T)
(4200)(60) = (42,000)(20-ቲ)
252,000 = 840,000 – 42,000 ቲ
42,000 ቲ = 840,000 – 252,000
42,000 ቲ = 588,000
ቲ = 588,000 / 42,000
ቲ = 14
የውሃው የመጀመሪያ የሙቀት መጠን 14 o ሴልሺየስ ነው።
6. 75 ግራም ውሃ በ0 ዲግሪ ሴልሺየስ ከ50 ግራም ውሃ ጋር ተቀላቅሎ የድብልቁ ሙቀት 40 ዲግሪ ሴልሺየስ ነው። የ50 ግራም ውሃ የመጀመሪያ የሙቀት መጠን ስንት ነው።
የሚታወቅ፦
የውሃ ክብደት 1 (ሜ 1 ) = 75 ግራም
የውሃው የመጀመሪያ የሙቀት መጠን 1 (T1 ) = 0 oC
የውሃ ክብደት 2 (ሜ 2 ) = 50 ግራም
የድብልቁ የሙቀት መጠን (T) = 40 oC
የሚፈለግ ፡ የውሃው የመጀመሪያ የሙቀት መጠን 2 (ቲ 2 )
መፍትሔው
በቀዝቃዛ ውሃ የሚለቀቀው ሙቀት (Q ልቀት ) = በቀዝቃዛ ውሃ የሚወሰድ ሙቀት (Q absorption )
m 1 c (ΔT 1 ) = m 2 c (ΔT 2 )
m 1 (ΔT 1 ) = m 2 (ΔT 2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T 2 – 40)
(75)(40) = (50)(T2 – 40)
3000 = 50 ቲ 2 – 2000
3000 + 2000 = 50 ቲ 2
5000 = 50 ቲ 2
ቲ 2 = 100 o ሴ
7. 200 ግራም ብረት እስከ 120 o C ድረስ በማሞቅ፣ ከዚያም በ100 ግራም ውሃ ውስጥ በ30 o C ውስጥ ይቀመጣል። በሙቀት ሚዛን ላይ ያለው የድብልቅ ሙቀት 60 o C ነው። የውሃው የተወሰነ ሙቀት 4200 J.kg -1 o C -1 ከሆነ የብረቱ የተወሰነ ሙቀት ምንድነው?
መፍትሔው
የጅምላ አሃዶችን ከግራም ወደ ኪሎግራም ይለውጡ (ዓለም አቀፍ አሃዶች)
የሚታወቅ፦
የብረት ክብደት (ሜ 1 ) = 200 ግራም = 0.2 ኪ.ግ
የብረት ሙቀት (T1 ) = 120 oC
የውሃ ክብደት (ሜ 2 ) = 100 ግራም = 0.1 ኪ.ግ
የውሃ ሙቀት (T2 ) = 30 oC
የድብልቁ የሙቀት መጠን (T) = 60 oC
የውሃው የተወሰነ ሙቀት (c2 ) = 4200 J.kg -1 o C -1
የሚፈለግ፡- የተወሰነው የብረት ሙቀት (c 1 )
መፍትሔው
የQ ልቀት = Q መምጠጥ
m 1 c 1 (ΔT 1 ) = m 2 c 2 (ΔT 2 )
(0.2)(ሐ 1 )(120 – 60) = (0.1)(4200)(60 – 30)
(0.2)(ሐ 1 )(60) = (0.1)(4200)(30)
12 ሐ 1 = 12600
ሐ 1 = 12600 / 12
ሐ 1 = 1050
1. ጥያቄ ፡ ጆሴፍ ብላክ ማን ነበር? መልስ ፡ ጆሴፍ ብላክ በ18ኛው ክፍለ ዘመን የስኮትላንድ ሐኪም እና ኬሚስት ነበር፣ ድብቅ ሙቀት፣ የተወሰነ ሙቀት እና ካርቦን ዳይኦክሳይድ ባገኛቸው ግኝቶች የታወቀ።
2. ጥያቄ ፡ ድብቅ ሙቀት ምንድን ነው? መልስ ፡ ድብቅ ሙቀት ማለት አንድ ንጥረ ነገር የሙቀት መጠኑን ሳይቀይር እንደ መቅለጥ ወይም መፍላት ባሉ የደረጃ ለውጥ ወቅት የሚወሰደው ወይም የሚለቀቀው የኃይል መጠን ነው።
3. ጥያቄ ፡ ድብቅ ሙቀት ከተመጣጣኝ ሙቀት የሚለየው እንዴት ነው? መልስ፡- ምክንያታዊ ሙቀት የአንድን ንጥረ ነገር የሙቀት መጠን ያለደረጃ ለውጥ እንዲለወጥ ቢያስገድድም ድብቅ ሙቀት የሙቀት መጠን ሳይለወጥ የደረጃ ለውጥ ያስከትላል።
4. ጥያቄ፡- የብላክ በድብቅ ሙቀት ላይ ያደረጋቸው ሙከራዎች በቴርሞዳይናሚክስ ጥናት ላይ ምን ጠቀሜታ ነበራቸው? መልስ፡- የብላክ ሥራ የሙቀት ኃይልን እና ጥበቃውን መሰረታዊ ግንዛቤ በመዘርጋት በቴርሞዳይናሚክስ እና በካሎሪሜትሪ ውስጥ ለተጨማሪ እድገቶች መንገድ ጠርጓል።
5. ጥያቄ፡- በ0°ሴ ያለው በረዶ እና በ0°ሴ ያለው ውሃ የተለያየ የሙቀት ኃይል ያላቸው ለምንድን ነው? መልስ፡- በ0°ሴ ያለው በረዶ በ0°ሴ ውሃ ለመሆን ድብቅ የሆነውን የውህደት ሙቀት መምጠጥ አለበት። ስለዚህ፣ በ0°ሴ ያለው ውሃ በዚህ የተዋጠ ድብቅ ሙቀት ምክንያት በተመሳሳይ የሙቀት መጠን ከበረዶ የበለጠ የሙቀት ኃይል አለው።
6. ጥያቄ ፡ የተወሰነ ሙቀት ምንድን ነው? መልስ ፡ የተወሰነ ሙቀት የአንድ ንጥረ ነገር የአንድ ክፍል ክብደት የሙቀት መጠን በአንድ ዲግሪ ሴልሺየስ ወይም ኬልቪን ለማሳደግ የሚያስፈልገው የሙቀት ኃይል መጠን ነው።
7. ጥያቄ፡- የጥቁር ቀለም በተወሰነ ሙቀት ላይ ያደረገው ሥራ የተለያዩ የንጥረ ነገሮችን የሙቀት አቅም ለመረዳት እንዴት ቻለ? መልስ፡- ጥቁር ቀለም ተመሳሳይ የሙቀት ለውጥ ለማምጣት የተለያዩ ንጥረ ነገሮች እኩል ክብደት የተለያዩ የሙቀት መጠን እንደሚያስፈልጋቸው ተገነዘበ። ይህ ምልከታ የንጥረ ነገሮችን የሙቀት አቅም ጽንሰ-ሀሳብ አስተዋውቋል።
8. ጥያቄ፡- የተደበቀ ሙቀት በአየር ሁኔታ ስርዓቶች ውስጥ ለምን ወሳኝ ነው? መልስ፡- የተደበቀ ሙቀት በአየር ሁኔታ ስርዓቶች ውስጥ ጉልህ ሚና የሚጫወተው እንደ ትነት እና ጤዛ ባሉ የውሃ ደረጃ ለውጦች ውስጥ ስለሚሳተፍ ኃይል ነው። ይህ የኃይል ሽግግር የሙቀት መጠንን፣ የደመና መፈጠርን እና የአየር ሁኔታ ቅጦችን ይነካል።
9. ጥያቄ ፡ ጆሴፍ ብላክ በሙከራዎቹ ውስጥ የሙቀት ለውጦችን ለመለካት ምን መሳሪያ ተጠቅሟል? መልስ ፡ ብላክ የሙቀት ለውጥን ለመለካት የሚያገለግል ቀላል ካሎሪሜትር ማለትም የሙቀት ለውጥን ለመለካት መሳሪያ ተጠቅሟል፣ ይህም የሚወሰደውን ወይም የሚለቀቀውን የሙቀት መጠን ለመለካት ነው።
10. ጥያቄ፡- የብላክ ካርቦን ዳይኦክሳይድ (እሱ "ቋሚ አየር" ብሎ የጠራው) ግኝት ለኬሚስትሪ እንዴት አስተዋጽኦ አበርክቷል? መልስ፡- ብላክ ካርቦን ዳይኦክሳይድን ከከባቢ አየር አየር የተለየ የተለየ ጋዝ አድርጎ መለየቱ በጋዝ ኬሚስትሪ እድገት ውስጥ ወሳኝ ሚና ተጫውቷል እና ጋዞችን የሚያካትቱ የኬሚካል ግብረመልሶችን ለመረዳት መንገድ ከፍቷል።
