কৃষ্ণাঙ্গ নীতি বোঝা
যদি আমরা একটি খোলা পাত্রে (যেমন, একটি বালতি) গরম ও ঠান্ডা জল মেশাই, তাহলে গরম জল থেকে ঠান্ডা জলে তাপ স্থানান্তরিত হয়। যেহেতু পাত্রটি খোলা, তাই কিছু তাপ বাতাসে স্থানান্তরিত হয়। পাত্রটিও উষ্ণ হয়ে ওঠে। গরম জল থেকে নির্গত তাপ কেবল ঠান্ডা জলই নয়, বরং বাতাস এবং পাত্রটিও শোষণ করে। এক্ষেত্রে, বালতিটি একটি অ-বিচ্ছিন্ন ব্যবস্থা।
যখন আমরা একটি বদ্ধ থার্মোসে গরম ও ঠান্ডা জল মেশাই, তখন গরম জল থেকে ঠান্ডা জলে তাপ স্থানান্তরিত হয় । থার্মোসটি একটি বিচ্ছিন্ন ব্যবস্থা , তাই বাতাস বা থার্মোসে কোনো তাপ স্থানান্তরিত হয় না। গরম জল থেকে নির্গত তাপ ঠান্ডা জল শোষণ করে নেয়, যতক্ষণ না মিশ্রণটি তাপীয় সাম্যাবস্থায় পৌঁছায় ।
ব্ল্যাকের নীতি অনুসারে, একটি বিচ্ছিন্ন বদ্ধ ব্যবস্থায়, উচ্চ তাপমাত্রার বস্তু দ্বারা নির্গত তাপ = নিম্ন তাপমাত্রার বস্তু দ্বারা শোষিত তাপ।
ব্ল্যাকের মৌলিক সূত্র
Qলেপাস = প্রশ্নশোষণ করা
বর্ণনা: প্রশ্নলেপাস = উচ্চ তাপমাত্রার বস্তু দ্বারা নির্গত তাপ, Qশোষণ করা = নিম্ন তাপমাত্রার বস্তু দ্বারা শোষিত তাপ
ব্ল্যাকের নীতি উদাহরণ প্রশ্নাবলী
১. ১ কেজি ভর এবং ১০০° সেলসিয়াস তাপমাত্রার এক টুকরো উত্তপ্ত লোহা। oC-কে এমন একটি পাত্রে রাখা হয় যেখানে ২ কেজি ভরের এবং ২০° তাপমাত্রার পানি রয়েছে। oগ. মিশ্রণের চূড়ান্ত তাপমাত্রা কত? লোহার আপেক্ষিক তাপ = ৪৫০ জুল/কেজি সেলসিয়াসoপানির আপেক্ষিক তাপ = ৪২০০ জুল/কেজি সেলসিয়াসo.
আলোচনা :
এটা জানা আছে :
m লোহা = ১ কেজি, TBesi = 100 oC, m পানি = ২ কেজি, Tবাতাস = 20 oC, c আয়রন = 450 J/kg Co, c পানি = ৪২০০ জুল/কেজি Co.
জিজ্ঞাসা করা হয়েছে :
টি মিক্স?
জওয়াব :
পানির চেয়ে লোহার তাপমাত্রা বেশি, তাই লোহা তাপ নির্গত করে এবং পানি তাপ শোষণ করে।
(m)(c)(delta T) = (m)(c)(delta T)
(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)
(450)(100-T) = (8400)(T-20)
৪৫০০০ – ৪৫০T = ৮৪০০ T – ১৬৮০০০
৪৫০০০ + ১৬৮০০০ = ৮৪০০ T + ৪৫০ T
৩০০০ = ৫০ টন
T = ২১৩০০০ : ৮৮৫০
টি = 24 oC
সুহু গরম লোহা ও ঠান্ডা জলের মিশ্রণ যখন তাপীয় সাম্যাবস্থায় থাকে, তখন তার চূড়ান্ত তাপমাত্রা হয় 24 oC.
২. ২০১৫/২০১৬ এস এম এ/এম এ পদার্থবিজ্ঞান জাতীয় পরীক্ষার প্রশ্ন নং ২০
০ ° সেলসিয়াস তাপমাত্রার ৭৫ গ্রাম পানির সাথে ৫০ গ্রাম পানি মেশানো হলো, যাতে মিশ্রণের তাপমাত্রা ৪০ ° সেলসিয়াস হয়, সুতরাং ৫০ গ্রাম পানির প্রাথমিক তাপমাত্রা হলো...
এ. ১২৫ ° সেলসিয়াস
খ. ১২০ ° সেলসিয়াস
সি. ১১০ ডিগ্রি সেলসিয়াস
ডি. ১০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস
ই. ৮০ ডিগ্রি সেলসিয়াস
আলোচনা
এটা জানা যায় যে:
পানির ভর 1 (m 1 ) = 75 গ্রাম
পানির প্রাথমিক তাপমাত্রা 1 (T 1 ) = 0 ° C
পানির ভর 2 (m 2 ) = 50 গ্রাম
মিশ্রণের চূড়ান্ত তাপমাত্রা (T) = ৬০ ° সেলসিয়াস
ভরের একক একই, তাই কোনো রূপান্তরের প্রয়োজন নেই।
নির্ণেয় : পানির প্রাথমিক তাপমাত্রা ২ (T 2 )
উত্তর :
ব্ল্যাকের নীতি অনুসারে, একটি বিচ্ছিন্ন বদ্ধ ব্যবস্থায়, উচ্চ-তাপমাত্রার বস্তু দ্বারা নির্গত তাপ নিম্ন-তাপমাত্রার বস্তু দ্বারা শোষিত তাপের সমান হয়।
Q নির্গত = Q শোষিত
m 1 c ( Δ T 1 ) = m 2 c ( Δ T 2 )
পানির আপেক্ষিক তাপ একই হওয়ায় সমীকরণ থেকে c বাদ দেওয়া হয়।
m 1 ( Δ T 1 ) = m 2 ( Δ T 2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T 2 – 40)
(75)(40) = (50)(T 2 – 40)
৩০০০ = ৫০ টি ২ – ২০০০
৩০০০ + ২০০০ = ৫০ টি ২
৫০০০ = ৫০ টি ২
T 2 = 100
সঠিক উত্তরটি হলো D।
৫. ২০১৪/২০১৫ এস এম এ/এম এ পদার্থবিজ্ঞান জাতীয় পরীক্ষার প্রশ্ন নং ৮
২০০ গ্রাম ধাতুকে ১২০ ° সেলসিয়াস তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করে ৩০ ° সেলসিয়াস তাপমাত্রার ১০০ গ্রাম পানিতে রাখা হলো। সাম্যাবস্থার পর, মিশ্রণের তাপমাত্রা ৬০ ° সেলসিয়াস হয়। যদি পানির আপেক্ষিক তাপ ৪২০০ জুল.কেজি⁻¹ ° সেলসিয়াস⁻¹ হয় , তবে ধাতুটির আপেক্ষিক তাপ হলো ...
এ. ১০.৫ জুল.কেজি -১ ° সেলসিয়াস -১
বি. ১০৫ জুল.কেজি -১ ° সেলসিয়াস -১
সি. ১৫০ জুল.কেজি -১ ° সেলসিয়াস -১
D. 1050 J.kg -1o C -1
E. 1500 J.kg -1o C -1
আলোচনা
ভরের একক গ্রাম থেকে কিলোগ্রামে (আন্তর্জাতিক একক পদ্ধতি) রূপান্তর
এটা জানা যায় যে:
ধাতুর ভর (m 1 ) = ২০০ গ্রাম = ০.২ কেজি
ধাতুর তাপমাত্রা (T 1 ) = ১২০ ° C
পানির ভর (m² ) = ১০০ গ্রাম = ০.১ কেজি
পানির তাপমাত্রা (T 2 ) = ৩০ ° C
মিশ্রণের চূড়ান্ত তাপমাত্রা (T) = ৬০ ° সেলসিয়াস
পানির আপেক্ষিক তাপ (c² ) = ৪২০০ জুল.কেজি⁻¹ ° সেলসিয়াস⁻¹
জিজ্ঞাসিত: ধাতুর আপেক্ষিক তাপ (c 1 )
উত্তর :
Q নির্গত = Q শোষিত
m1 c1 (ΔT1) = মি2 c2 (ΔT2)
(0,2)(c 1 )(120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)
(0,2)(c 1 )(60) = (0,1)(4200)(30)
১২ সি ১ = ১২৬০০
c 1 = 12600 / 12
c 1 = 1050
সঠিক উত্তরটি হলো D।
৩. ২০১৭ সালের এসএমএ/এমএ জাতীয় পরীক্ষার প্রশ্নাবলী
একটি পাত্রে ৩৫ ° সেলসিয়াস তাপমাত্রার ৪০০ মিলি পানি রয়েছে, তাতে ২৫০ মিলি ফুটন্ত পানি (১০০ ° সেলসিয়াস) ঢালা হলো । তাপীয় সাম্যাবস্থা অর্জিত হওয়ার পর, মিশ্রণটির তাপমাত্রা হবে… (পানির আপেক্ষিক তাপ ১.০ ক্যালরি.গ্রাম⁻¹ . ° সেলসিয়াস⁻¹ )
আলোচনা
এটা জানা আছে:
গরম জলের তাপমাত্রা = ১০০ ° সেলসিয়াস
গরম জলের আয়তন = ২৫০ মিলি = ০.২৫ লিটার = ০.২৫ ঘন ডেসিমিটার = (০.২৫)(১০০০ ঘন সেন্টিমিটার ) = ২৫০ ঘন সেন্টিমিটার
ঠান্ডা জলের তাপমাত্রা = ৩৫ ° সেলসিয়াস
ঠান্ডা জলের আয়তন = ৪০০ মিলি = ০.৪ লিটার = ০.৪ ঘন ডেসিমিটার = (০.৪)(১০০০ ঘন সেন্টিমিটার ) = ৪০০ ঘন সেন্টিমিটার
পানির আপেক্ষিক তাপ = 1,0 ক্যালরি.গ্রাম⁻¹ . ° সে⁻¹
পানির ঘনত্ব = ১ গ্রাম/ঘন সেন্টিমিটার
জিজ্ঞাসা করা হয়েছে: মিশ্রণের তাপমাত্রা
উত্তর:
ঘনত্বের সূত্র ব্যবহার করে গরম ও ঠান্ডা পানির ভর নির্ণয় করুন:
m = ρ V
m = ভর, ρ = ঘনত্ব, V = আয়তন
গরম জলের ভর: m = ρ V = ( 1 গ্রাম/সেমি³ ) (250 সেমি³ ) = 250 গ্রাম
ঠান্ডা জলের ভর: m = ρ V = ( 1 গ্রাম/সেমি³ ) (400 সেমি³ ) = 400 গ্রাম
ব্ল্যাকের মূলনীতির সূত্র ব্যবহার করে মিশ্রণের তাপমাত্রা নির্ণয় করুন:
ঠান্ডা জল দ্বারা শোষিত তাপ = গরম জল দ্বারা নির্গত তাপ
mc Δ T = mc Δ T
আপেক্ষিক তাপ একই হওয়ায় এটিকে সমীকরণ থেকে বাদ দেওয়া হয়।
m Δ T = m Δ T
(400)(T-35) = (250)(100-T)
৪০০ টন – ১৪০০০ = ২৫০০০ – ২৫০ টন
৪০০T + ২৫০T = ২৫০০০ + ১৪০০০
৬৫০টি = ৩৯০০০
T = ৪৫০ / ১৫০
T = 60 ° C
