Swarte Prinsipes Begripe
As wy hjit en kâld wetter mingje yn in iepen kontener (bygelyks in amer), dan fynt der waarmte-oerdracht plak fan it hjitte wetter nei it kâlde wetter. Omdat de kontener iepen is, sil in part fan 'e waarmte ferdampe. hjitte beweecht de loft yn. De kontener wurdt ek waarmer. De waarmte dy't frijkomt troch it waarme wetter wurdt net allinich opnommen troch it kâlde wetter, mar ek troch de loft en de kontener. Yn dit gefal is de amer in net-isolearre systeem.
As wy hjit wetter en kâld wetter yn in sletten termosflesse mingje, bart dit waarmte-oerdracht fan hyt wetter nei kâld wetter. In termosflesse is isolearre systeem Dêrom wurdt der gjin waarmte oerdroegen oan 'e loft of oan 'e thermosfles. De waarmte dy't frijkomt troch it waarme wetter wurdt allinich opnommen troch it kâlde wetter oant it mingsel fan waarm en kâld wetter in bepaalde temperatuer berikt. termysk lykwicht.
Swarte Prinsipe stelt dat yn in isolearre sletten systeem, de waarmte dy't frijkomt troch in objekt mei hege temperatuer = de waarmte dy't opnommen wurdt troch in objekt mei lege temperatuer.
De basisformule fan Swart
Qút =Qmirage
Beskriuwing: Qút = waarmte frijjûn troch in objekt mei hege temperatuer, Qmirage = waarmte opnommen troch objekten mei lege temperatuer.
Foarbyldfragen oer it prinsipe fan Black
1. In stik hjit izer mei in massa fan 1 kg en in temperatuer fan 100 oC wurdt yn in kontener pleatst mei wetter mei in massa fan 2 kg en in temperatuer fan 20 oC. Wat is de eintemperatuer fan it mingsel? Spesifike waarmte fan izer = 450 J/kg Co, spesifike waarmte fan wetter = 4200 J/kg Co.
Diskusje:
It is bekend :
m izer = 1 kg, Tbesi = 100 oC, m wetter = 2 kg, Tloft = 20 oC, c izer = 450 J/kg Co, c wetter = 4200 J/kg Co.
frege :
T-miks?
Jawab :
Izer hat in hegere temperatuer as wetter, sadat izer waarmte frijjout, wetter nimt waarmte op.
(m)(c)(deltaT) = (m)(c)(deltaT)
(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
Suhu De eintemperatuer fan in mingsel fan hyt izer en kâld wetter as beide yn termysk lykwicht binne, is 24 oC.
2. 2015/2016 SMA/MA Natuerkunde Nasjonaal Eksamen Fraach Nr. 20
Safolle as 75 gram wetter by in temperatuer fan 0oC mingd mei 50 gram wetter sadat de temperatuer fan it mingsel 40 isoC, dan is de begjintemperatuer fan 50 gram wetter ...
A. 125oC
B. 120oC
C. 110oC
D. 100oC
E. 80oC
Diskusje
It is bekend dat:
Massa wetter 1 (m1) = 75 gram
Begjinnende wettertemperatuer 1 (T1) = 0oC
Massa wetter 2 (m2) = 50 gram
Eintemperatuer fan it mingsel (T) = 40oC
De ienheden fan massa binne itselde, dus gjin konverzje is nedich.
Frege: Begjinnende wettertemperatuer 2 (T2)
Antwurd:
Swarte Prinsipe stelt dat yn in isolearre sletten systeem de waarmte dy't frijkomt troch in objekt mei hege temperatuer itselde is as de waarmte dy't opnommen wurdt troch in objekt mei lege temperatuer.
Qút =Qmirage
m1 c (ΔT1) = m2 c (ΔT2)
De spesifike waarmte fan wetter is itselde, dus c út 'e fergeliking eliminearre.
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
It goede antwurd is D.
3. 2015/2016 SMA/MA Natuerkunde Nasjonaal Eksamen Fraach nr. 20
In metaal fan 200 gram wurdt ferwaarme oant 120oC wurdt dan yn 100 gram wetter set by in temperatuer fan 30oC. Nei't it mingsel yn lykwicht is, wurdt de temperatuer 60oC. As de spesifike waarmte fan wetter 4200 J.kg is-1 oC-1, dan is de spesifike waarmte fan it metaal….
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
Diskusje
Konverzje fan massa-ienheden fan gram nei kilogram (Ynternasjonaal Systeem fan Ienheden)
It is bekend dat:
Massa fan metaal (m1) = 200 gram = 0,2 kg
Metaaltemperatuer (T1) = 120oC
Wettermassa (m2) = 100 gram = 0,1 kg
Wettertemperatuer (T2) = 30oC
Eintemperatuer fan it mingsel (T) = 60oC
Spesifike waarmte fan wetter (c2) = 4200 J.kg-1 oC-1
Frege: Spesifike waarmte fan metaal (c1)
Antwurd:
Qút =Qmirage
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
It goede antwurd is D.
4. Nasjonale eksamenfragen 2018 foar middelbere skoalle/beropsskoalle
Siedend wetter (100oC) 250 ml wurdt yn in panne getten mei 400 ml wetter op in temperatuer fan 35oC. Nei't termysk lykwicht foarkomt, is de temperatuer fan it mingsel ... (spesifike waarmte fan wetter 1,0 kal.gr-1.oC-1)
Diskusje
It is bekend:
Temperatuer fan waarm wetter = 100 oC
Folume fan hyt wetter = 250 ml = 0,25 liter = 0,25 dm3 = (0,25)(1000 sm3) = 250 sm3
Kâld wettertemperatuer = 35 oC
Kâld wetterfolume = 400 ml = 0,4 liter = 0,4 dm3 = (0,4)(1000 sm3) = 400 sm3
Spesifike waarmte fan wetter = 1,0 kcal.gr-1.oC-1
Dichtheid fan wetter = 1 gr/cm3
Frege: Mingseltemperatuer
Antwurd:
Berekenje de massa fan hjit en kâld wetter mei de tichtheidsformule:
m = ρ V
m = massa, ρ = tichtheid, V = folume
Massa fan hyt wetter: m = ρ V = (1 g/cm3)(250 sm3) = 250 gram
Massa fan kâld wetter: m = ρ V = (1 g/cm3)(400 sm3) = 400 gram
Berekenje de temperatuer fan it mingsel mei de prinsipeformule fan Black:
Waarmte opnommen troch kâld wetter = waarmte frijjûn troch hyt wetter
mc ΔT = mc ΔT
De spesifike waarmte is itselde, dus it is út 'e fergeliking eliminearre.
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
