Printzipio Beltzak Ulertzea
Ontzi ireki batean (adibidez, ontzi batean) ur beroa eta hotza nahasten baditugu, beroa ur berotik ur hotzera transferitzen da. Ontzia irekita dagoenez, beroaren zati bat airera transferitzen 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 hotza nahasten ditugunean, beroa ur berotik ur hotzera transferitzen da. Termosa sistema isolatua da , beraz, ez da berorik transferitzen airera edo termosera. Ur beroak askatzen duen beroa ur hotzak xurgatzen du, nahasteak oreka termikora iritsi arte.
Black-en printzipioak dioenez, sistema itxi isolatu batean, tenperatura altuko objektu batek askatzen duen beroa tenperatura baxuko objektu batek xurgatzen duen beroa da.
Blacken oinarrizko formula
Qlepas = Qxurgatu
Deskribapena: Qlepas = tenperatura altuko objektu batek askatzen duen beroa, Qxurgatu = 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 Co, uraren bero espezifikoa = 4200 J/kg Co.
Eztabaida:
Jakina da :
m burdina = 1 kg, Tstock = 100 oC, m ur = 2 kg, Taire = 20 oC, c burdina = 450 J/kg Co, c ura = 4200 J/kg Co.
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. 2015/2016ko SMA/MA Fisikako Azterketa Nazionalaren 20. galdera
0 ° C -ko tenperaturan dauden 75 gramo ur 50 gramo urekin nahasten dira, nahastearen tenperatura 40 ° C izan dadin, beraz, 50 gramo uraren hasierako tenperatura...
A. 125 ° C
B. 120 ° C
110 ° C
100 ° C
E. 80 ° C
Eztabaida
Jakina da:
Uraren masa 1 (m1 ) = 75 gramo
Uraren hasierako tenperatura 1 (T 1 ) = 0 ° C
Uraren masa 2 (m2 ) = 50 gramo
Nahastearen azken tenperatura (T) = 40 ° C
Masa unitateak berdinak dira, beraz, ez da beharrezkoa bihurketarik egitea.
Nahi dena: 2. uraren hasierako tenperatura ( T2 )
Erantzuna:
Black-en printzipioak dioenez, sistema itxi isolatu batean, tenperatura altuko objektu batek askatzen duen beroa tenperatura baxuko objektu batek xurgatzen duen beroaren berdina da.
Askatutako Q = xurgatutako Q
m1c ( ΔT1 ) = m2c ( ΔT2 )
Uraren bero espezifikoa berdina da, beraz, c ekuaziotik ezabatzen da.
m1 ( ΔT1 ) = m2 ( ΔT2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T2 – 40)
(75)(40) = (50)(T2 – 40)
3000 = 50 T 2 – 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 ° C -ra berotzen da eta ondoren 100 gramo uretan sartzen da 30 ° C-ko tenperaturan. Oreka lortu ondoren, nahastearen tenperatura 60 ° C-koa da. Uraren bero espezifikoa 4200 J.kg -1 ° C -1 bada , orduan metalaren bero espezifikoa...
A. 10,5 J.kg -1o C -1
B. 105 J.kg -1o C -1
C. 150 J.kg -1o C -1
D. 1050 J.kg -1o C -1
E. 1500 J.kg -1o C -1
Eztabaida
Masa unitateen bihurketa gramoetatik kilogramoetara (Nazioarteko Unitate Sistema)
Jakina da:
Metalaren masa (m1 ) = 200 gramo = 0,2 kg
Metalaren tenperatura (T1 ) = 120 ° C
Uraren masa (m² ) = 100 gramo = 0,1 kg
Uraren tenperatura (T2 ) = 30 ° C
Nahastearen azken tenperatura (T) = 60 ° C
Uraren bero espezifikoa (c2 ) = 4200 J.kg -1 o C -1
Galdera: Metalaren bero espezifikoa ( c1 )
Erantzuna:
Askatutako Q = xurgatutako Q
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 c 1 = 12600
c 1 = 12600 / 12
c1 = 1050
Erantzun zuzena D da.
4. 2018ko SMA/MA Azterketa Nazionaleko Galderak
250 ml ur irakinetan (100 ° C) isurtzen dira 400 ml ur dituen kazola batean, 35 ° C-ko tenperaturan. Oreka termikoa lortu ondoren, nahastearen tenperatura… (uraren bero espezifikoa 1,0 cal.gr -1 . ° C -1 )
Eztabaida
Jakina da:
Ur beroaren tenperatura = 100 ° C
Ur beroaren bolumena = 250 ml = 0,25 litro = 0,25 dm3 = (0,25)(1000 cm3 ) = 250 cm3
Ur hotzaren tenperatura = 35 ° C
Ur hotzaren bolumena = 400 ml = 0,4 litro = 0,4 dm3 = (0,4)(1000 cm3 ) = 400 cm3
Uraren bero espezifikoa = 1,0 cal.gr -1 . o C -1
Uraren dentsitatea = 1 gr/ cm³
Galdera: Nahastearen tenperatura
Erantzuna:
Kalkulatu ur beroaren eta ur hotzaren masa dentsitate-formula hau erabiliz:
m = ρV
m = masa, ρ = dentsitatea, V = bolumena
Ur beroaren masa: m = ρ V = ( 1 gr/cm3 ) (250 cm3 ) = 250 gramo
Ur hotzaren masa: m = ρ V = ( 1 gr/cm3 ) (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 ° C
