Printzipio Beltza

Printzipio Beltzak Ulertzea

Ontzi ireki batean (adibidez, ontzi batean) ur beroa eta ur hotza nahasten baditugu, bero-transferentzia ur berotik ur hotzera gertatzen da. Ontzia irekita dagoenez, beroaren zati bat lurrundu egingo da. beroa airera mugitzen da. Ontzia ere beroago bihurtzen da. Ur beroak askatzen duen beroa ez du ur hotzak bakarrik xurgatzen, baita aireak eta ontziak ere. Kasu honetan, ontzia sistema ez-isolatu bat da.

Termos itxi batean ur beroa eta ur hotza nahasten baditugu, hau gertatzen da bero-transferentzia ur berotik ur hotzera. Termos bat da sistema isolatu Beraz, ez da berorik transferitzen airera edo termosera. Ur beroak askatzen duen beroa ur hotzak bakarrik xurgatzen du, ur beroaren eta hotzaren nahasketak tenperatura jakin batera iritsi arte. oreka termikoa.

Printzipio Beltza sistema itxi isolatu batean, tenperatura altuko objektu batek askatzen duen beroa tenperatura baxuko objektu batek xurgatzen duen beroa dela dio.

Blacken oinarrizko formula
Q_lepas = Q_xurgatu
Deskribapena: Q_lepas = tenperatura altuko objektu batek askatzen duen beroa, Q_xurgatu = tenperatura baxuko objektuek xurgatzen duten beroa.

Black-en printzipioaren adibide galderak

1. 1 kg-ko masa eta 100 °F-ko tenperatura duen burdina bero zati bat ^oC 2 kg-ko masa duen eta 20 °C-ko tenperatura duen ontzi batean sartzen da. ^oC. Zein da nahastearen azken tenperatura? Burdinaren bero espezifikoa = 450 J/kg C^o, uraren bero espezifikoa = 4200 J/kg C^o.
Eztabaida:
Jakina da :
m burdina = 1 kg, T_stock = 100 ^oC, m ur = 2 kg, T_aire = 20 ^oC, c burdina = 450 J/kg C^o, c ura = 4200 J/kg C^o.
Galdetu :
T nahasketa?
Jawab :
Burdinak urak baino tenperatura altuagoa du, beraz, burdinak beroa askatzen du, urak beroa xurgatzen duen bitartean.
(m)(c)(delta T) = (m)(c)(delta T)
(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)
(450)(100-T) = (8400)(T-20)
45000 – 450T = 8400 T – 168000
45000 + 168000 = 8400 T + 450 T
213000 = 8850 T
T = 213000 : 8850
T = 24 ^oC
Tenperatura Burdin beroaren eta ur hotzaren nahaste baten azken tenperatura, biak oreka termikoan daudenean, 24 gradukoa da. ^oC.

2. 2015/2016 SMA/MA Fisikako Azterketa Nazionalaren 20. galdera

75 gramo ur 0 tenperaturan^oC 50 gramo urarekin nahastuta, nahastearen tenperatura 40 gradukoa izan dadin.^oC-tan, orduan 50 gramo uraren hasierako tenperatura…

A. 125^oC

B. 120^oC

C. 110^oC

D. 100^oC

E. 80^oC

Eztabaida

Jakina da:

Uraren masa 1 (m₁) = 75 gramo

Hasierako uraren tenperatura 1 (T₁) = 0^oC

Uraren masa 2 (m₂) = 50 gramo

Nahastearen azken tenperatura (T) = 40^oC

Masa unitateak berdinak dira, beraz, ez da beharrezkoa bihurketarik egitea.

Galdetu zuen: Hasierako uraren tenperatura 2 (T₂)

Erantzuna:

Printzipio Beltza dioenez, sistema itxi isolatu batean, tenperatura altuko objektu batek askatzen duen beroa tenperatura baxuko objektu batek xurgatzen duen beroaren berdina da.

Q_lepas = Q_xurgatu

m₁ c (ΔT₁) = m₂ c (ΔT₂)

Uraren bero espezifikoa berdina da, beraz c ekuaziotik ezabatuta.

m₁ (ΔT₁) = m₂ (ΔT₂)

(75)(40 – 0) = (50)(T₂ - 40)

(75)(40) = (50)(T)₂ - 40)

3000 = 50 T₂ - 2000

3000 + 2000 = 50 T₂

5000 = 50 T₂

T₂ = 100

Erantzun zuzena D da.

3. 2015/2016ko SMA/MA Fisikako Azterketa Nazionalaren 20. galdera

200 gramoko metal bat 120 gradutara berotzen da.^oC 100 gramo uretan jartzen da ondoren, 30 graduko tenperaturan.^oC. Nahastea orekatu ondoren, tenperatura 60 gradukoa da^oC. Uraren bero espezifikoa 4200 J.kg bada^{-1 o}C^-1, orduan metalaren bero espezifikoa… da.

A. 10,5 J.kg^-1oC^-1

B. 105 J.kg^-1oC^-1

C. 150 J.kg^-1oC^-1

D. 1050 J.kg^-1oC^-1

E. 1500 J.kg^-1oC^-1

Eztabaida

Masa unitateen bihurketa gramoetatik kilogramoetara (Nazioarteko Unitate Sistema)

Jakina da:

Metalaren masa (m₁) = 200 gramo = 0,2 kg

Metalaren tenperatura (T₁) = 120^oC

Ur masa (m₂) = 100 gramo = 0,1 kg

Uraren tenperatura (T₂) = 30^oC

Nahastearen azken tenperatura (T) = 60^oC

Uraren bero espezifikoa (c₂) = 4200 J.kg^{-1 o}C^-1

Galdetu zuen: Metalaren bero espezifikoa (c₁)

Erantzuna:

Q_lepas = Q_xurgatu

m₁ c₁ (ΔT₁) = m₂ c₂ (ΔT₂)

(0,2)(c₁)(120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)

(0,2)(c₁)(60) = (0,1)(4200)(30)

12 c₁ = 12600

c₁ = 12600/12

c₁ = 1050

Erantzun zuzena D da.

4. 2018ko SMA/MA Azterketa Nazionaleko Galderak

Ura irakiten (100^oC) 250 ml isurtzen dira 400 ml ur dituen zartagin batean, 35 °C-ko tenperaturan.^oC. Oreka termikoa gertatu ondoren, nahastearen tenperatura… da (uraren bero espezifikoa 1,0 kal.gr^-1.^oC^-1)

Eztabaida

Jakina da:

Ur beroaren tenperatura = 100 ^oC

Ur beroaren bolumena = 250 ml = 0,25 litro = 0,25 dm³ = (0,25)(1000 cm³) = 250 cm³

Ur hotzaren tenperatura = 35 ^oC

Ur hotzaren bolumena = 400 ml = 0,4 litro = 0,4 dm³ = (0,4)(1000 cm³) = 400 cm³

Uraren bero espezifikoa = 1,0 kal/gr^-1.^oC^-1

Uraren dentsitatea = 1 gr/cm³

Galdetu zuen: Nahastearen tenperatura

Erantzuna:

Kalkulatu ur beroaren eta ur hotzaren masa dentsitate-formula hau erabiliz:

m = ρ V

m = masa, ρ = dentsitatea, V = bolumena

Ur beroaren masa: m = ρ V = (1 g/cm3³)(250 cm³) = 250 gramo

Ur hotzaren masa: m = ρ V = (1 g/cm3³)(400 cm³) = 400 gramo

Kalkulatu nahastearen tenperatura Black-en printzipioaren formula erabiliz:

Ur hotzak xurgatutako beroa = ur beroak askatutako beroa

mc ΔT = mc ΔT

Bero espezifikoa berdina da, beraz, ekuaziotik ezabatzen da.

m ΔT = m ΔT

(400)(T-35) = (250)(100-T)

400T – 14000 = 25000 – 250T

400T + 250T = 25000 + 14000

650T = 39000

T = 39000 / 650

T = 60 ^oC