Printzipio beltza: arazoak eta irtenbideak
1. 200 gramoko ur 30 °C-tan 100 gramoko urarekin nahastuta 90 °C-tan. Uraren bero espezifikoa = 1 kal.gramo −1 °C −1 . Zehaztu nahastearen azken tenperatura!
Ezaguna:
Uraren masa 2 ( m1 ) = 200 gramo
Uraren tenperatura 1 (T1 ) = 30 ° C
Uraren masa 2 (m2 ) = 100 gramo
Uraren tenperatura 2 (T2 ) = 90 ° C
Uraren bero espezifikoa (c) = 1 kaloria gramo −1 °C −1
Nahi dena: Azken tenperatura
irtenbidea:
Ur hotzagoek askatzen duten beroa ( Q2 ) = ur hotzagoek xurgatzen duten beroa ( Q1 )
m2c ( ΔT) = m1c ( 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 ° C
2. 60 gramo 90 ° C-tan 40 gramo urarekin 25 ° C-tan nahastuta. Zein da nahastearen azken tenperatura? Uraren bero espezifikoa = 1 kal·g -1 . ° C -1.
Ezaguna:
Uraren masa 1 (m1 ) = 60 gramo
Uraren tenperatura 1 (T1 ) = 90 ° C
Uraren masa 2 (m2 ) = 40 gramo
Uraren tenperatura 2 (T2 ) = 25 ° C
Uraren bero espezifikoa (c) = 1 cal.g -1 . o C -1
Nahi dena: Azken tenperatura
irtenbidea:
Ur hotzagoek askatzen duten beroa (Q2 ) = ur hotzagoek xurgatzen duten beroa ( Q1 )
m1c ( ΔT) = m2c ( 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 ° C
3. M gramoko izotza 0 ° C-tan, 340 gramoko uretan 20 ° C-tan, ontzi espezifiko batean jarrita. Fusio-bero latentea (L izotz ) = 80 cal g -1 , uraren bero espezifikoa (c ur ) = 1 cal g -1 oC - 1 . Izotz guztia urtzen da eta oreka termikoa = 5 ° C. Aurkitu izotzaren masa.
Ezaguna:
Uraren masa (m) = 340 gramo
Izotzaren tenperatura (T izotza ) = 0 ° C
Uraren tenperatura (T ura ) = 20 ° C
Oreka termikoaren tenperatura (T) = 5 ° C
Izotzaren fusio-bero latentea (L izotz ) = 80 cal g -1
Uraren bero espezifikoa (c ura ) = 1 cal g -1 o C -1
Bilatzen dena: Izotzaren masa (M)
irtenbidea:
Urak askatzen duen beroa (Q2 ) = izotzak xurgatzen duen beroa ( Q1 )
m ur c ura (ΔT) = m izotz L izotza + 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. 100 ° C -tan dagoen kobre bat 128 gramoko uretan 30 ° C-tan jarrita. Uraren bero espezifikoa 1 cal.g -1 °C -1 da eta kobrearena 0.1 cal.g -1 °C -1 . Oreka termikoaren tenperatura 36 ° C bada, zein da kobrearen masa?
Ezaguna:
Kobrearen tenperatura (T1 ) = 100 ° C
Kobrearen bero espezifikoa (c 1 ) = 0.1 cal.g -1o C -1
Uraren masa (m² ) = 128 gramo
Uraren tenperatura (T2 ) = 30 ° C
Uraren bero espezifikoa (c2 ) = 1 cal.g⁻¹o C⁻¹
Oreka termikoaren tenperatura (T) = 36 ° C
Behar dena: 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 bat, 1400 J.kg -1 C -1- ko bero espezifikoa duena, 80 ° C-tan, 4200 J.kg -1 C -1- ko bero espezifikoa duen 10 kg-ko uretan jarrita . Oreka termikoaren tenperatura 20 ° C-koa da. Zein da uraren hasierako tenperatura?
Ezaguna:
Berunaren masa (m1 ) = 3 kg
Berunaren bero espezifikoa (c 1 ) = 1400 J.kg -1 C -1
Berunaren tenperatura (T1 ) = 80 ° C
Uraren masa (m² ) = 10 kg
Uraren bero espezifikoa (c2 ) = 4200 J.kg -1 C -1
Oreka termikoaren tenperatura (T) = 20 ° C
Nahi dena: 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 ° C da.
6. 75 gramoko ur 0 ° C-tan 50 gramoko urarekin nahastuta, nahastearen tenperatura 40 ° C-koa da. Zein da 50 gramoko uraren hasierako tenperatura?
Ezaguna:
Uraren masa 1 (m1 ) = 75 gramo
Uraren hasierako tenperatura 1 (T 1 ) = 0 ° C
Uraren masa 2 (m2 ) = 50 gramo
Nahastearen tenperatura (T) = 40 ° C
Nahi dena: 2. uraren hasierako tenperatura ( T2 )
irtenbidea:
Ur hotzagoak askatzen duen beroa (Q askapena ) = ur hotzagoak xurgatzen duen beroa (Q xurgapena )
m1c ( ΔT1 ) = m2c ( ΔT2 )
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 ° C
7. 200 gramoko metala 120 ° C-ra berotu da, eta ondoren 100 gramoko uretan jarri da 30 ° C-tan. Nahastearen tenperatura oreka termikoan 60 ° C-koa da. Uraren bero espezifikoa 4200 J.kg -1 ° C -1 bada , 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 ° C
Uraren masa (m² ) = 100 gramo = 0.1 kg
Uraren tenperatura (T2 ) = 30 ° C
Nahastearen tenperatura (T) = 60 ° C
Uraren bero espezifikoa (c2 ) = 4200 J.kg -1 o C -1
Bilatzen dena: Metalaren bero espezifikoa ( c1 )
irtenbidea:
Q askapena = Q xurgapena
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
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: Zertan 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: Black-en 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 gradu bat igotzeko behar den bero-energia kopurua da.
7. Galdera: Nola ekarri zuen Black-en bero espezifikoari buruzko lanak substantzien bero-ahalmen desberdinak ulertzera? Erantzuna: Black-ek 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 funtsezkoa eguraldi sistemetan? Erantzuna: Bero latenteak zeregin garrantzitsua du eguraldi sistemetan, uraren fase aldaketetan parte hartzen duen energiagatik, hala nola lurruntzean eta kondentsazioan. 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 bereizi gisa identifikatzea funtsezkoa izan zen gasen kimikaren aurrerapenean eta gasekin lotutako erreakzio kimikoak ulertzeko bidea ireki zuen.
