Чорны прынцып — праблемы і рашэнні
1. 200 грамаў вады пры тэмпературы 30°C змяшалі са 100 грамамі вады пры тэмпературы 90°C. Удзельная цеплаёмістасць вады = 1 кал.грам −1 °C −1 . Вызначце канчатковую тэмпературу сумесі!
Вядома:
Маса вады 2 (м³ ) = 200 грамаў
Тэмпература вады 1 (T1 ) = 30 ° C
Маса вады 2 (м 2 ) = 100 грамаў
Тэмпература вады 2 (T2 ) = 90 ° C
Удзельная цеплаёмістасць вады (c) = 1 кал.грам −1 °C −1
Жаданая: канчатковая тэмпература
Рашэнне:
Цяпло, якое вылучаецца халаднейшай вадой (Q2 ) = цяпло, якое паглынаецца халаднейшай вадой ( Q1 )
m2c ( ΔT) = m1c ( ΔT)
(100)(1)(90 – Т) = (200)(1)(Т – 30)
(100)(90 – Т) = (200)(Т – 30)
9000 – 100T = 200T – 6000
9000 + 6000 = 200Т + 100Т
15000 = 300Т
Т = 15000/300
T = 50 ° C
2. 60 грамаў пры тэмпературы 90 ° C змяшалі з 40 грамамі вады пры тэмпературы 25 ° C . Якая канчатковая тэмпература сумесі? Удзельная цеплаёмістасць вады = 1 кал· г⁻¹ · ° C⁻¹.
Вядома:
Маса вады 1 (м 1 ) = 60 грамаў
Тэмпература вады 1 (T1 ) = 90 ° C
Маса вады 2 (м 2 ) = 40 грамаў
Тэмпература вады 2 (T2 ) = 25 ° C
Удзельная цеплаёмістасць вады (c) = 1 кал · г⁻¹ · o C⁻¹
Жаданая: канчатковая тэмпература
Рашэнне:
Цяпло, якое вылучаецца халаднейшай вадой (Q2 ) = цяпло, якое паглынаецца халаднейшай вадой ( Q1 )
m1c ( ΔT) = m2c ( ΔT)
(60)(1)(90 – Т) = (40)(1)(Т – 25)
(60)(90 – Т) = (40)(Т – 25)
5400 – 60T = 40T – 1000
5400 + 1000 = 40Т + 60Т
6400 = 100Т
Т = 6400/100
T = 64 ° C
3. М-грамовы лёд пры тэмпературы 0 ° C змешчаны ў 340-грамовую ваду пры тэмпературы 20 ° C у пэўным кантэйнеры. Схаваная цеплыня плаўлення (L лёду ) = 80 кал/г , удзельная цеплаёмістасць вады (c вады ) = 1 кал/г ° C . Увесь лёд растае, і цеплавая раўнавага = 5 ° C. Знайдзіце масу лёду.
Вядома:
Маса вады (м) = 340 грамаў
Тэмпература лёду (T лёду ) = 0 ° C
Тэмпература вады (T вады ) = 20 ° C
Тэмпература цеплавой раўнавагі (T) = 5 ° C
Схаваная цеплыня плаўлення лёду (L лёду ) = 80 кал г -1
Удзельная цеплаёмістасць вады (c вады ) = 1 кал г⁻¹ ° C⁻¹
Шукаецца: маса лёду (M)
Рашэнне:
Цяпло, якое вылучаецца вадой (Q2 ) = цяпло, якое паглынае лёд ( Q1 )
m вады c вады (ΔT) = m лёду L лёду + m лёду c вады (ΔT)
(340)(1)(20-5) = М (80) + М (1)(5-0)
(340)(15) = 80 млн + 5 млн
5100 = 85 млн
М = 5100/85
М = 60 грамаў
4. Медзь пры тэмпературы 100 ° C змешчана ў 128 грамаў вады пры тэмпературы 30 ° C . Удзельная цеплаёмістасць вады складае 1 кал.г⁻¹ ° C⁻¹ , а ўдзельная цеплаёмістасць медзі — 0.1 кал.г⁻¹ ° C⁻¹ . Калі тэмпература цеплавой раўнавагі = 36 ° C, якая маса медзі?
Вядома:
Тэмпература медзі (T1 ) = 100 ° C
Удзельная цеплаёмістасць медзі (c1 ) = 0.1 кал.г⁻¹ ° C⁻¹
Маса вады (м² ) = 128 грамаў
Тэмпература вады (T2 ) = 30 ° C
Удзельная цеплаёмістасць вады (c² ) = 1 кал· г⁻¹ ° C⁻¹
Тэмпература цеплавой раўнавагі (T) = 36 ° C
Патрэбна: маса медзі ( м³ )
Рашэнне:
Q медзі = Q вады
m1c1ΔT = m2c2ΔT
( м⁻¹ )(0.1)(100-36) = (128)(1)(36-30)
(м⁻¹ ) (0.1)(64) = (128)(1)(6)
(м⁻¹ ) (6.4) = 768
м 1 = 768 / 6.4
м 1 = 120 грамаў
5. Свінец масай 3 кг з удзельнай цеплаёмістасцю свінцу 1400 Дж· кг⁻¹ C⁻¹ пры тэмпературы 80 ° C змешчаны ў ваду масай 10 кг з удзельнай цеплаёмістасцю вады 4200 Дж· кг⁻¹ C⁻¹ . Тэмпература цеплавой раўнавагі складае 20 ° C . Якая пачатковая тэмпература вады?
Вядома:
Маса свінцу (м³ ) = 3 кг
Удзельная цеплаёмістасць свінцу (c1 ) = 1400 Дж· кг⁻¹ C⁻¹
Тэмпература свінцу (T1 ) = 80 ° C
Маса вады (м² ) = 10 кг
Удзельная цеплаёмістасць вады (c² ) = 4200 Дж· кг⁻¹ C⁻¹
Тэмпература цеплавой раўнавагі (T) = 20 ° C
Патрэбна: пачатковая тэмпература вады ( T2 )
Рашэнне:
Вызваленне Q = паглынанне Q
Q свінцу = Q вады
m1c1ΔT = m2c2ΔT
(3)(1400)(80-20) = (10)(4200)(20-T)
(4200)(60) = (42,000)(20-T)
252,000 = 840,000 – 42,000 Тл
42 000 Т = 840 000 – 252 000
42 000 Т = 588 000
Т = 588,000 / 42,000
Т = 14
Пачатковая тэмпература вады складае 14 ° C.
6. 75 грамаў вады пры тэмпературы 0 ° C змяшалі з 50 грамамі вады, такім чынам, тэмпература сумесі склала 40 ° C. Якая пачатковая тэмпература 50 грамаў вады?
Вядома:
Маса вады 1 (м 1 ) = 75 грамаў
Пачатковая тэмпература вады 1 (T1 ) = 0 ° C
Маса вады 2 (м 2 ) = 50 грамаў
Тэмпература сумесі (T) = 40 ° C
Патрэбна: пачатковая тэмпература вады 2 (T 2 )
Рашэнне:
Цяпло, якое вылучаецца халаднейшай вадой (Qвыдзяленне ) = цяпло, якое паглынаецца халаднейшай вадой ( Qпаглынанне )
m1c ( ΔT1 ) = m2c ( ΔT2 )
м1 ( ΔT1 ) = м2 ( ΔT2 )
(75)(40 – 0) = (50)(Т2 – 40)
(75)(40) = (50)(Т2 – 40)
3000 = 50 T 2 – 2000
3000 + 2000 = 50 Т²
5000 = 50 Т²
Т2 = 39 020 ° C
7. Метал масай 200 грамаў нагрэлі да 120 ° C, затым змясцілі ў 100 грамаў вады пры тэмпературы 30 ° C. Тэмпература сумесі пры цеплавой раўнавазе складае 60 ° C. Калі ўдзельная цеплаёмістасць вады роўная 4200 Дж· кг⁻¹ ° C , якая ўдзельная цеплаёмістасць металу?
Рашэнне:
Пераўтварыце адзінкі масы з грамаў у кілаграмы (міжнародныя адзінкі)
Вядома:
Маса металу (м1 ) = 200 грамаў = 0.2 кг
Тэмпература металу (T1 ) = 120 ° C
Маса вады (м² ) = 100 грамаў = 0.1 кг
Тэмпература вады (T2 ) = 30 ° C
Тэмпература сумесі (T) = 60 ° C
Удзельная цеплаёмістасць вады (c² ) = 4200 Дж· кг⁻¹ ° C⁻¹
Шукаецца: удзельная цеплаёмістасць металу ( c1 )
Рашэнне:
Вызваленне Q = паглынанне Q
m1c1 ( ΔT1 ) = m2c2 ( ΔT2 )
(0.2)(c1 ) (120 – 60) = (0.1)(4200)(60 – 30)
(0.2)(c1 ) (60) = (0.1)(4200)(30)
12 * 1 = 12600
c 1 = 12600 / 12
c 1 = 1050
1. Пытанне: Хто такі Джозэф Блэк? Адказ: Джозэф Блэк быў шатландскім урачом і хімікам 18 стагоддзя, вядомым сваімі адкрыццямі схаванай цеплыні, удзельнай цеплыні і вуглякіслага газу.
2. Пытанне: Што такое схаваная цеплыня? Адказ: Схаваная цеплыня — гэта колькасць энергіі, якая паглынаецца або вызваляецца рэчывам падчас фазавага пераходу, напрыклад, плаўлення або кіпячэння, без змены яго тэмпературы.
3. Пытанне: Чым адрозніваецца схаваная цеплыня ад адчувальнай цеплыні? Адказ: У той час як адчувальная цеплыня выклікае змяненне тэмпературы рэчыва без змены фазы, схаваная цеплыня выклікае змяненне фазы без змены тэмпературы.
4. Пытанне: Якое значэнне мелі эксперыменты Блэка па схаванай цеплыні для вывучэння тэрмадынамікі? Адказ: Праца Блэка заклала асноватворнае разуменне цеплавой энергіі і яе захавання, праклаўшы шлях для далейшага развіцця тэрмадынамікі і каларыметрыі.
5. Пытанне: Чаму лёд пры тэмпературы 0°C і вада пры тэмпературы 0°C маюць розную колькасць цеплавой энергіі? Адказ: Лёд пры тэмпературы 0°C павінен паглынуць схаваную цеплыню плаўлення, каб ператварыцца ў ваду пры тэмпературы 0°C. Такім чынам, вада пры тэмпературы 0°C мае больш цеплавой энергіі, чым лёд пры той жа тэмпературы, з-за гэтай паглынутай схаванай цеплыні.
6. Пытанне: Што такое ўдзельная цеплаёмістасць? Адказ: Удзельная цеплаёмістасць — гэта колькасць цеплавой энергіі, неабходнай для павышэння тэмпературы адзінкі масы рэчыва на адзін градус Цэльсія або Кельвіна.
7. Пытанне: Як праца Блэка па ўдзельнай цеплаёмістасці прывяла да разумення рознай цеплаёмістасці рэчываў? Адказ: Блэк выявіў, што для дасягнення аднолькавай змены тэмпературы аднолькавыя масы розных рэчываў патрабуюць рознай колькасці цяпла. Гэта назіранне ўвяло паняцце ўдзельнай цеплаёмістасці рэчываў.
8. Пытанне: Чаму канцэпцыя схаванай цеплыні мае вырашальнае значэнне ў метэаралагічных сістэмах? Адказ: Схаваная цеплыня адыгрывае значную ролю ў метэаралагічных сістэмах з-за энергіі, якая ўдзельнічае ў фазавых зменах вады, такіх як выпарэнне і кандэнсацыя. Гэты перанос энергіі ўплывае на тэмпературу, утварэнне аблокаў і метэаралагічныя ўмовы.
9. Пытанне: Які прыбор выкарыстоўваў Джозэф Блэк для вымярэння змяненняў цяпла ў сваіх эксперыментах? Адказ: Блэк выкарыстоўваў просты каларыметр, прыбор для вымярэння змяненняў цяпла, у сваіх эксперыментах, каб колькасна вызначыць колькасць паглынутага або вылучанага цяпла.
10. Пытанне: Які ўнёсак у хімію зрабіла адкрыццё Блэкам вуглякіслага газу (які ён назваў «фіксаваным паветрам»)? Адказ: Вызначэнне Блэкам вуглякіслага газу як асобнага газу, які адрозніваецца ад атмасфернага паветра, мела вырашальнае значэнне ў развіцці газавай хіміі і праклала шлях да разумення хімічных рэакцый з удзелам газаў.
