Os daw gwrthrychau â thymheredd gwahanol i gysylltiad â'i gilydd, mae gwres yn symud yn naturiol o'r gwrthrych â'r tymheredd uwch i'r gwrthrych â'r tymheredd isaf. Mae trosglwyddo gwres yn dod i ben unwaith y bydd y ddau wrthrych yn cyrraedd cydbwysedd thermol . Gellir dweud bod trosglwyddo gwres yn achosi newid yn nhymheredd y gwrthrychau sydd mewn cysylltiad. Yn seiliedig ar yr esboniad byr hwn, deuir i'r casgliad bod gwres (Q) yn gysylltiedig â gwrthrych a'r newid yn nhymheredd (delta T) y gwrthrych hwnnw. Mae gan bob gwrthrych fàs (m) ac mae math y gwrthrych hefyd yn wahanol.
Gwneir deillio'r fformiwla gwres yn yr erthygl hon trwy resymu. Gallwch brofi dilysrwydd y rhesymu hwn yn seiliedig ar eich profiadau bob dydd neu drwy gynnal arbrawf.
Y berthynas rhwng gwres (Q) a newid tymheredd (delta T)
Mae dau gynhwysydd wedi'u llenwi â dŵr o'r un màs. Mae'r dŵr yn cael ei gynhesu gan ddefnyddio dau losgydd gwahanol. Mae'r fflam ar un llosgydd yn is, tra bod y fflam ar y llosgydd arall yn uwch. Os yw'r ddau yn cael eu cynhesu am ddeng munud, pa gynhwysydd sy'n boethach? Os ydych chi erioed wedi cynhesu dŵr, byddwch chi'n cytuno bod y dŵr sy'n cael ei gynhesu gan ddefnyddio'r stof gyda'r fflam uwch yn boethach (mae tymheredd terfynol y dŵr yn uwch neu mae'r newid tymheredd yn fwy).
Mae'r fflam yn cynrychioli faint o wres (Q). Mae gan fflam fach ychydig o wres, mae gan fflam fawr fwy o wres. Pan fo ychydig o wres, mae'r newid tymheredd yn fach. Pan fo llawer o wres, mae'r newid tymheredd yn fawr. Po fwyaf o wres, y mwyaf yw'r newid tymheredd. Gellir dod i'r casgliad bod faint o wres (Q) yn gymesur â'r newid yn nhymheredd y gwrthrych.
Perthynas rhwng gwres (Q) a màs y gwrthrych (m)
Mae dau gynhwysydd wedi'u llenwi â dŵr â màsau gwahanol, mae un cynhwysydd wedi'i lenwi â mwy o ddŵr, mae'r cynhwysydd arall wedi'i lenwi â llai o ddŵr. Mae'r dŵr yn cael ei gynhesu gan ddefnyddio dau stof sydd â'r un fflam. Os yw'r ddau yn cael eu cynhesu am ddeng munud, pa ddŵr yn y cynhwysydd sy'n boethach? Os ydych chi erioed wedi cynhesu dŵr yna byddwch chi'n cytuno bod y dŵr mewn llai o ddŵr yn boethach (mae tymheredd terfynol y dŵr yn fwy neu mae'r newid tymheredd yn fwy). Er mwyn i'r mwyaf o ddŵr brofi'r un newid tymheredd â'r lleiaf o ddŵr, rhaid ehangu'r fflam sy'n cynhesu'r mwyaf o ddŵr.
Mae faint o ddŵr yn cynrychioli màs y dŵr (m). Mae maint y fflam yn cynrychioli faint o wres. Gellir dod i'r casgliad bod faint o wres (Q) yn gymesur â'r newid yn nhymheredd y gwrthrych. Po fwyaf o ddŵr, y mwyaf o wres sydd ei angen i godi tymheredd y dŵr.
Y berthynas rhwng gwres (Q) a'r math o wrthrych ( c )
Os ydych chi'n cynhesu bar o haearn a bar o wydr o'r un maint ar yr un pryd gan ddefnyddio'r un fflam, pa un fydd yn cynhesu'n gyflymach, yr haearn neu'r gwydr? Wrth gwrs, bydd yr haearn yn cynhesu'n gyflymach. Gellir dod i'r casgliad bod y gwres sydd ei angen i godi tymheredd gwrthrych yn gymesur â'r math o wrthrych.
Mae'r tri chymhariaeth uchod wedi'u cyfuno i mewn i hafaliad:
Dyma'r fformiwla neu'r hafaliad gwres.
Gwybodaeth: Q = gwres (Joule), m = màs y gwrthrych (kg), c = gwres penodol y gwrthrych (J/kg Co), delta T = newid mewn tymheredd (Co neu K)
1. Mae pum cilogram o rew ar dymheredd o -22 o C yn cael ei gynhesu nes bod yr holl rew yn toddi ar dymheredd o 0 o C. Os yw gwres cudd iâ yn 333 kJ/kg a gwres penodol iâ yn 2100 J/kg C o , yna'r swm o wres sydd ei angen yw...
A. 1496 kJ
B. 1596 kJ
C. 1696 kJ
D. 1796 kJ
E. 1896 kJ
Trafodaeth
Mae'n hysbys:
Màs yr iâ (m) = 5 kg
Tymheredd cychwynnol (T) = -22 o C
Gwres cudd iâ (L) = 333 kJ/kg = 333.000 J/kg
Gwres penodol iâ (c) = 2100 J/kg C o
Cwestiwn: Faint o wres sydd ei angen (Q)
Ateb:
Proses 1: cynyddu tymheredd yr iâ o -22 o C i 0 o C
Q = mc ΔT = (5)(2100)(22) = 231.000 Joule
Proses 2: toddi'r holl iâ yn ddŵr
Q = m L = (5)(333.000) = 1.665.000 J
Cyfanswm gwres = 231.000 J + 1.665.000 J = 1.896.000 J = 1.896 kJ
Yr ateb cywir yw E.
Ffynhonnell y cwestiwn:
Cwestiynau Ffiseg SBMPTN
