İstilik və faza dəyişikliyi - problemlər və həllər
1. Qrafikə əsasən, CD prosesi zamanı 5 kq-lıq suyun udulan istilik miqdarı nə qədərdir? Suyun xüsusi istiliyi = 4,200 J/kq o C.
Məlumdur:
Kütlə (m) = 5 kq
Suyun xüsusi istilik sifəti (c) = 4200 J/kq o C
İlkin temperatur (T1 ) = 0 o C
Son temperatur (T2 ) = 10 o C
Temperaturun dəyişməsi (ΔT) = 10 o C – 0 o C = 10 o C
İstənilən: İstilik (Q)
Həll yolu:
Q = mc ΔT = (5 kq)(4200 J/kq o C)(10 o C) = (5)(4200 J)(10) = (50)(4200 J) = 210,000 Coul
2. Əgər buzun xüsusi istiliyi 2100 C/kq o C və buzun ərimə istiliyi 336,000 C/kq olarsa, AC prosesi zamanı 20 qram buzun udduğu istilik nə qədərdir?
Məlumdur:
Buzun kütləsi (m) = 200 qram = 200/1000 kiloqram = 0.2 kiloqram
Xüsusi istilik (c) = 2100 J/kq o C
Buzun ərimə istiliyi (L F ) = 336,000 J/kq
İstənilən: AC prosesi zamanı buz tərəfindən udulan istilik
Həll yolu:
AB prosesi zamanı buzun temperaturunu -10 ° C-dən 0 ° C -yə dəyişdirmək üçün istilik udulub.
Q = mc ΔT
Q = istilik, m = buzun kütləsi, c = buzun xüsusi istilik səmərəsi, ΔT = temperaturun dəyişməsi
Q 1 = mc ΔT = (0.2)(2100)(0-(-10) = (0.2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 Coul
BC prosesi zamanı bütün buzu əritmək üçün istilik udulub suya çevrilir. Bu prosesdə yalnız faza dəyişir və temperatur dəyişikliyi baş vermir. Buz və suyun temperaturu 0 o C olaraq qalır.
Proses zamanı udulan istilik BC:
Q 2 = m L F = (0.2 kq)(336,000 J/kq) = 67,200 Coul
AC prosesi zamanı udulan istilik:
Q = Q 1 + Q 2 = 4200 Coul + 67,200 Coul = 71,400 Coul
3. 2 kq-lıq su qızdırılır və suyun buxarlanma istiliyi = 2.27 x 106 C /kq, suyun xüsusi istilik tutumu = 4,200 C/kq o C və atmosfer təzyiqi 1 atm-dir. BC prosesi zamanı suyun udulan istilik miqdarı nədir?
Məlumdur:
Kütlə (m) = 2 kq
Suyun buxarlanma istiliyi (L V ) = 2.27 x 10 6 J/kq
Su üçün xüsusi istilik (c) = 4,200 J/kq o C
İstənilən: Proses zamanı udulan istilik BC.
Həll yolu:
AB prosesində suyun temperaturu 60 ° C-dən 100 ° C -yə qədər yüksəltmək üçün istilik udulur.
Q = m L V = (2 kq)(2.27 x 10 6 C/kq) = 4.54 x 10 6 Coul = 4540 x 10 3 Coul = 4540 kilo Coul
4. Aşağıdakı şəklə əsasən, buzun kütləsi 500 qramdırsa, xüsusi istilik tutumu 2100 J/kq o C, buzun əriməsinin gizli istiliyi isə 336,000 J/kq-dır. P–Q–R prosesində tələb olunan istiliyi təyin edin.
Məlumdur:
Buzun kütləsi (m) = 500 qram = 500/1000 kq = 0.5 kq
Buz üçün xüsusi istilik (c) = 2100 J/kq o C
Gizli ərimə istiliyi (L F ) = 336,000 J/kq
İstənilən: İstilik
Həll yolu:
Proses PQ = buzun temperaturunu -4 o C-dən 0 o C -yə qaldırmaq üçün udulmuş istilik
QR prosesi = buzun bütün buzu suya əritməsi üçün udduğu istilik
Proses zamanı udulan istilik PQ tənlikdən istifadə edilərək hesablanır:
Q = mc ΔT
Q = istilik, m = kütlə, c = buzun xüsusi istilik səmərəsi, ΔT = temperaturun dəyişməsi
Proses zamanı istilik udan buzun PQ dəyəri bu tənliklə hesablanır:
Q = (0.5 kq)(2100 J/kq o C)(0 o C-(-4 o C))
Q = (0.5 kq)(2100 J/kq o C)(0 o C + 4 o C)
Q = (0.5 kq)(2100 J/kq o C)(4 o C)
Q = (0.5)(2100 J)(4)
Q = 4200 Coul
Proses zamanı udulan istilik QR bu tənliklə hesablanır:
Q = m L F
Q = (0.5 kq)(336,000 J/kq)
Q = (0.5)(336,000 J)
Q = 168,000 Coul
Ümumi istilik:
Q = 4200 Coul + 168,000 Coul
Q = 172,200 Coul
Q = 172.2 kilo Joul
Q = 172.2 kJ
5. -5 ° C-dən 60 ° C -də suya çevrilən 50 qram kütləli buz. Əgər buz üçün ərimə istiliyi 80 kal/qram, buz üçün xüsusi istilik 0.5 kal/qram ° C, su üçün xüsusi istilik 1 kal/qram ° C-dirsə, CD prosesində tələb olunan istiliyi təyin edin.
Məlumdur:
Buzun kütləsi = suyun kütləsi (m) = 50 qram 
Buz üçün gizli ərimə istiliyi (L F ) = 80 kal/qram
Buz üçün xüsusi istilik (c buz) = 0.5 kal/qram o C
Su üçün xüsusi istilik (c su) = 1 kal/qram o C
İstənilən: Proses CD-də tələb olunan istilik
Həll yolu:
A-dan B-yə gedən prosesdə buzun temperaturunu -5 ° C-dən 0 ° C-yə qaldırmaq üçün istilik istifadə olunur. İstilik bu tənliklə hesablanır: Q = mc ΔT, burada Q = istilik, m = buzun kütləsi, c = buz üçün xüsusi istilik, ΔT = temperaturun -5 ° C-dən 0 ° C -yə dəyişməsi.
B-dən C-yə qədər olan prosesdə bütün buzu əridərək suya çevirmək üçün istilik istifadə olunur. Bu prosesdə temperatur dəyişmir. İstilik bu tənliklə hesablanır: Q = m L F , burada Q = istilik, m = buz kütləsi, L F = buzun əriməsinin gizli istiliyi.
C-dən D-yə keçid prosesində suyun temperaturunu 0 ° C-dən 60 ° C-yə qaldırmaq üçün istilik istifadə olunur. İstilik bu tənliklə hesablanır: Q = mc ΔT, burada Q = istilik, m = suyun kütləsi, c = suyun xüsusi istiliyi, ΔT = temperaturun 0 ° C-dən 60 ° C -yə dəyişməsi.
C prosesindən D prosesinə qədər tələb olunan istilik:
Q = mc ΔT = (50 qram)(1 kal/qram o C)(60 o C-0 o C) = (50)(1)(60) kal = 3000 kal
6. Əgər buzun kütləsi 1 kq, buzun xüsusi istiliyi 2100 J/kq o C, buz üçün gizli ərimə istiliyi 336,000 J/kq və suyun xüsusi istiliyi 4200 J/kq o C-dirsə, PQR prosesində tələb olunan istiliyi təyin edin.
Məlumdur:
Buzun kütləsi = 1 kq
Buzun əriməsinin gizli istiliyi (L F ) = 336,000 J/kq
Buzun xüsusi istilik səmərəsi (c buz) = 2,100 J/kq o C
Suyun xüsusi istilik sifəti (c su) = 4,200 J/kq o C
İstənilən: Prosesdə tələb olunan istilik PQR
Həll yolu:
P-dən Q-yə keçid prosesində buzun temperaturunu -5 ° C-dən 0 ° C-yə qaldırmaq üçün istilik istifadə olunur. İstilik bu tənliklə hesablanır: Q = mc ΔT, burada Q = istilik , m = buzun kütləsi , c = buzun xüsusi istiliyi, ΔT = temperaturun -5 ° C - dən 0 ° C - yə dəyişməsi.
P-dən Q-yə qədər olan prosesdə tələb olunan istilik:
Q = mc ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 Coul
Q-dan R-yə qədər olan prosesdə bütün buzu suya çevirmək üçün tələb olunan istilik miqdarı. Bu prosesdə temperatur dəyişməz qalır. İstilik bu tənliklə hesablanır: Q = m L F , burada Q = istilik , m = buz kütləsi , L F = buzun əriməsinin gizli istiliyi.
Q-dan R-ə qədər olan prosesdə tələb olunan istilik:
Q = m L F = (1)(336,000) = 336,000 Joul
Ümumi istilik:
10,500 + 336,000 = 346,500 Coul
- Gizli istilik nədir?
- CavabGizli istilik, bir maddənin temperaturunu dəyişdirmədən fazasını dəyişdirmək üçün tələb olunan istilik enerjisidir. Faza dəyişiklikləri zamanı molekullararası əlaqələri qırmaq və ya yaratmaq üçün lazım olan enerjini təmsil edir.
- Faza dəyişikliyi zamanı temperatur niyə sabit qalır?
- CavabFaza dəyişikliyi zamanı verilən və ya xaric edilən bütün istilik enerjisi maddənin fazasını dəyişdirmək üçün istifadə olunur. Bu enerji maddənin kinetik enerjisini və ya temperaturunu artırmaq üçün deyil, molekullararası əlaqələri qırmaq və ya yaratmaq üçün istifadə olunur.
- Gizli ərimə istiliyi ilə gizli buxarlanma istiliyi arasındakı fərq nədir?
- CavabGizli ərimə istiliyi, maddənin ərimə nöqtəsində bərk haldan maye halına (və ya əksinə) çevrilməsi üçün tələb olunan istilik enerjisini ifadə edir. Gizli buxarlanma istiliyi, maddənin qaynama nöqtəsində maye haldan qaz halına (və ya əksinə) çevrilməsi üçün tələb olunan istilik enerjisini ifadə edir.
- Hava istiliyi isti olsa belə, küləkli bir gündə hovuzdan çıxanda niyə özümüzü üşüdürük?
- CavabSu dərimizdən buxarlandıqca maye halından buxara çevrilir. Bu proses enerji tələb edir və bu enerji dərimizdən istilik şəklində alınır və dərimizin daha sərin hiss etməsinə səbəb olur.
- Niyə 100°C-də buxar 100°C-də qaynar sudan daha təhlükəlidir?
- CavabBuxar qaynar sudan buxara keçid fazası zamanı buxarlanmanın gizli istiliyini udduğu üçün qaynar sudan daha çox enerji ehtiva edir. Buxar dəridə kondensasiya edildikdə, bu əlavə enerjini buraxır və qaynar sudan daha ağır yanıqlara səbəb olur.
- Buza duz əlavə etmək onun ərimə nöqtəsini necə azaldır?
- CavabDuz əlavə etmək buz-su qarışığının əriməsi və donması arasındakı tarazlığı pozur. Bu, adi haldan daha aşağı temperaturda daha çox buzun əriməsinə səbəb olur və qarışığın donma temperaturunu effektiv şəkildə aşağı salır.
- Niyə tərləmə isti gündə bədəni sərinlətməyə kömək edir?
- CavabTər dəridən buxarlandıqda maye halından qaz halına keçir. Bu buxarlanma prosesi enerji tələb edir və bu enerji dəridən alınır və beləliklə, onu soyudur.
- Faza dəyişiklikləri kontekstində sublimasiya nədir?
- CavabSublimasiya maye fazadan keçmədən bərk maddədən qaz halına birbaşa faza dəyişikliyidir. Buna ümumi bir nümunə quru buzun (bərk karbon qazının) birbaşa karbon qazına çevrilməsidir.
- Temperatur 0°C-də qalsa da, buzun əriməsi üçün nə üçün istilik enerjisi tələb olunur?
- Cavabİstilik enerjisi, buzun bərk quruluşunu saxlayan molekullararası əlaqələri qırmaq üçün istifadə olunur. Bu əlaqələr qırıldıqdan sonra, temperaturda heç bir dəyişiklik olmasa da, buz maye fazaya keçir.
- Təzyiq mayenin qaynama nöqtəsinə necə təsir edir?
- CavabÜmumiyyətlə, xarici təzyiqin artırılması mayenin qaynama nöqtəsini artırır, təzyiqin azaldılması isə qaynama nöqtəsini aşağı salır. Buna görə də atmosfer təzyiqinin daha aşağı olduğu yüksək hündürlüklərdə su 100°C-dən aşağı temperaturda qaynayır.
