Printzipio beltza: arazoak eta irtenbideak

Printzipio beltza: arazoak eta irtenbideak

1. 200 gramoko ur 30 °C-tan 100 gramoko urarekin nahastuta 90 °C-tan. bero espezifikoa ur = 1 kaloria gramo^-1º C^-1Zehaztu nahastearen azken tenperatura!

Ezaguna:

Mass 2 ur (m₁) = 200 gramo

Uraren tenperatura 1 (T₁) = 30^oC

Uraren masa 2 (m₂) = 100 gramo

Uraren tenperatura 2 (T₂) = 90^oC

Uraren bero espezifikoa (c) = 1 kaloria gramo^-1º C^-1

Bilatzen da: Azken tenperatura.

irtenbidea:

Bero Hooter Water-ek (Q) argitaratua₂) = ur hotzak xurgatutako beroa (Q₁)

m₂ c (ΔT) = m₁ c (ΔT)

(100)(1)(90 – T) = (200)(1)(T – 30)

(100)(90 – T) = (200)(T – 30)

9000 – 100T = 200T – 6000

9000 + 6000 = 200T + 100T

15000 = 300T

T = 15000/300

T = 50^oC

2. 60 gramo 90ean^oC 40 gramoko urarekin nahastuta 25ean^oC. Zein da nahastearen azken tenperatura? Uraren bero espezifikoa = 1 kal.g^-1.^oC^-1.

Ezaguna:

Uraren masa 1 (m₁) = 60 gramo

Uraren tenperatura 1 (T₁) = 90^oC

Uraren masa 2 (m₂) = 40 gramo

Uraren tenperatura 2 (T₂) = 25^oC

Uraren bero espezifikoa (c) = 1 kal.g^-1.^oC^-1

Bilatzen da: Azken tenperatura.

irtenbidea:

Ur-hooterrak askatzen duen beroa (Q₂) = ur hotzak xurgatutako beroa (Q₁)

m₁ c (ΔT) = m₂ c (ΔT)

(60)(1)(90 – T) = (40)(1)(T – 25)

(60)(90 – T) = (40)(T – 25)

5400 – 60T = 40T – 1000

5400 + 1000 = 40T + 60T

6400 = 100T

T = 6400/100

T = 64^oC

3. M-gramo izotza 0-n^oC 340 gramoko uretan jarrita 20 gradutan^oC ontzi espezifiko batean. Fusio-bero latentea (L_izotz) = 80 kal g^-1uraren bero espezifikoa (c_ura) = 1 kal g^{-1 o}C^-1Izotz guztia urtzen da eta oreka termikoa = 5 da.^oC. Aurkitu izotzaren masa.

Ezaguna:

Uraren masa (m) = 340 gramo

Izotzaren tenperatura (T_izotz) = 0^oC

Uraren tenperatura (T_ura) = 20^oC

Oreka termikoaren tenperatura (T) = 5^oC

Izotzaren fusio-bero latentea (L_izotz) = 80 kal g^-1

Uraren bero espezifikoa (c_ura) = 1 kal g^{-1 o}C^-1

Bilatzen da: Izotzaren masa (M)

irtenbidea:

Urak askatzen duen beroa (Q₂) = izotzak xurgatutako beroa (Q₁)

m_ura c_ura (ΔT) = m_izotz L_izotz + m_izotz c_ura (ΔT)

(340)(1)(20-5) = M (80) + M (1)(5-0)

(340)(15) = 80M + 5M

5100 = 85 milioi

M = 5100/85

M = 60 gramo

4. Kobre bat 100ean^oC 128 gramo uretan jarrita 30 gradutan ^oC. Uraren bero espezifikoa 1 kal.g da^-1oC^-1 eta kobrearen bero espezifikoa 0.1 kal g da^-1oC^-1Oreka termikoaren tenperatura = 36 bada ^oC, zein da kobrearen masa.

Ezaguna:

Kobrearen tenperatura (T₁) = 100 ^oC

Kobrearen bero espezifikoa (c₁) = 0.1 kal.g^-1oC^-1

Uraren masa (m₂) = 128 gramo

Uraren tenperatura (T₂) = 30 ^oC

Uraren bero espezifikoa (c₂) = 1 kal.g^-1oC^-1

Oreka termikoaren tenperatura (T) = 36 ^oC

Bilatzen da: Kobrearen masa (m₁)

irtenbidea:

Q kobrea = Q ura

m₁ c₁ ΔT = m₂ c₂ ΔT

(m₁)(0.1)(100-36) = (128)(1)(36-30)

(m₁)(0.1)(64) = (128)(1)(6)

(m₁)(6.4) = 768

m₁ = 768/6.4

m₁ = 120 gramo

5. 3 kg-ko berun batek 1400 J.kg-ko berunaren bero espezifikoa du.^-1C^-1 80 at^oC 10 kg-ko uretan jarrita, uraren bero espezifikoa 4200 J.kg-koa delarik.^-1C^-1Oreka termikoaren tenperatura 20 gradukoa da.^oC. Zein da uraren hasierako tenperatura?

Ezaguna:

Berunaren masa (m₁) = 3 kg

Berunaren bero espezifikoa (c₁) = 1400 J.kg^-1C^-1

Berunaren tenperatura (T₁) = 80 ^oC

Uraren masa (m₂) = 10 kg

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

Oreka termikoaren tenperatura (T) = 20 ^oC

Bilatzen da: Uraren hasierako tenperatura (T₂)

irtenbidea:

Q askapena = Q xurgapena

Q beruna = Q ura

m₁ c₁ ΔT = m₂ c₂ ΔT

(3)(1400)(80-20) = (10)(4200)(20-T)

(4200)(60) = (42,000)(20-T)

252,000 = 840,000 – 42,000 T

42,000 T = 840,000 – 252,000

42,000 T = 588,000

T = 588,000 / 42,000

T = 14

Uraren hasierako tenperatura 14 gradukoa da^oC.

6. 75 gramo ur 0-tan^oC 50 gramo urarekin nahastuta, nahastearen tenperatura 40 da.^oC. Zein da 50 gramoko uraren hasierako tenperatura?

Ezaguna:

Uraren masa 1 (m₁) = 75 gramo

Uraren hasierako tenperatura 1 (T₁) = 0^oC

Uraren masa 2 (m₂) = 50 gramo

Nahastearen tenperatura (T) = 40^oC

Bilatzen da: Uraren hasierako tenperatura 2 (T₂)

irtenbidea:

Ur-hooterrak askatzen duen beroa (Q_askatu) = ur hotzak xurgatutako beroa (Q_xurgatzen)

m₁ c (ΔT₁) = m₂ c (ΔT₂)

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 ^oC

7. 200 gramoko metala 120 gradutan berotuta^oC, eta ondoren 100 gramoko uretan jarri 30ean^oC. Nahastearen tenperatura oreka termikoan 60 da.^oC. Uraren bero espezifikoa 4200 J.kg bada^{-1 o}C^-1, zein da metalaren bero espezifikoa.

irtenbidea:

Bihurtu masa unitateak gramoetatik kilogramoetara (Nazioarteko unitateak)

Ezaguna:

Metalaren masa (m₁) = 200 gramo = 0.2 kg

Metalaren tenperatura (T₁) = 120^oC

Uraren masa (m₂) = 100 gramo = 0.1 kg

Uraren tenperatura (T₂) = 30^oC

Nahastearen tenperatura (T) = 60^oC

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

Bilatzen da: Metalaren bero espezifikoa (c₁)

irtenbidea:

Q_askatu = 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

1. Galdera: Nor zen Joseph Black? Erantzuna: Joseph Black XVIII. mendeko eskoziar mediku eta kimikaria izan zen, bero latentearen, bero espezifikoaren eta karbono dioxidoaren aurkikuntzengatik ezaguna.

2. Galdera: Zer da bero latentea? Erantzuna: Bero latentea substantzia batek fase-aldaketa batean, hala nola urtzean edo irakitean, xurgatzen edo askatzen duen energia-kopurua da, bere tenperatura aldatu gabe.

3. Galdera: Nola bereizten da bero latentea bero sentikorretik? Erantzuna: Bero sentikorrak substantzia baten tenperatura aldaketa eragiten duen bitartean fase aldaketarik gabe, bero latenteak fase aldaketa eragiten du tenperatura aldaketarik gabe.

4. Galdera: Zer garrantzi izan zuten Black-en bero latenteari buruzko esperimentuek termodinamikaren azterketan? Erantzuna: Blacken lanak bero-energiaren eta haren kontserbazioaren oinarrizko ulermena ezarri zuen, termodinamikan eta kalorimetrian aurrerapen gehiago egiteko bidea zabalduz.

5. Galdera: Zergatik dute bero-energia kantitate desberdina 0 °C-tan dagoen izotzak eta 0 °C-tan dagoen urak? Erantzuna: 0 °C-tan dagoen izotzak fusio-bero latentea xurgatu behar du 0 °C-tan ur bihurtzeko. Beraz, 0 °C-tan dagoen urak bero-energia gehiago du tenperatura berean dagoen izotzak baino, xurgatutako bero latente horren ondorioz.

6. Galdera: Zer da bero espezifikoa? Erantzuna: Bero espezifikoa substantzia baten masa-unitate baten tenperatura Celsius edo Kelvin bat igotzeko behar den bero-energia kantitatea da.

7. Galdera: Nola ekarri zuen Black-en bero espezifikoari buruzko lanak substantzien bero-ahalmen desberdinak ulertzera? Erantzuna: Blackek aurkitu zuen substantzia desberdinen masa berdinek bero kantitate desberdinak behar zituztela tenperatura aldaketa bera lortzeko. Behaketa honek substantzien bero-ahalmen espezifikoen kontzeptua aurkeztu zuen.

8. Galdera: Zergatik da bero latentearen kontzeptua hain garrantzitsua eguraldi-sistemetan? Erantzuna: Bero latenteak zeregin garrantzitsua du eguraldi sistemetan, uraren fase-aldaketetan parte hartzen duen energiagatik, hala nola lurruntzean eta kondentsatzean. Energia-transferentzia honek tenperaturan, hodeien eraketan eta eguraldi-ereduetan eragiten du.

9. Galdera: Zein aparatu erabili zuen Joseph Blackek bere esperimentuetan bero-aldaketak neurtzeko? Erantzuna: Blackek kalorimetro sinple bat erabili zuen bere esperimentuetan, bero-aldaketa neurtzeko tresna bat, xurgatu edo askatu zen bero-kopurua kuantifikatzeko.

10. Galdera: Nola lagundu zion Blackek karbono dioxidoaren aurkikuntzak (berak “aire finkoa” deitu zion) kimikari? Erantzuna: Blackek karbono dioxidoa atmosferako airetik desberdina den gas gisa identifikatzea funtsezkoa izan zen gasen kimikaren aurrerapenean eta gasekin lotutako erreakzio kimikoak ulertzeko bidea ireki zuen.