A’ Tuigsinn Phrionnsabalan Dubha
Ma mheasgaicheas sinn uisge teth is fuar ann an soitheach fosgailte (mar eisimpleir, bucaid), gluaisidh teas bhon uisge teth chun an uisge fhuair. Leis gu bheil an soitheach fosgailte, gluaisidh cuid den teas dhan adhar. Bidh an soitheach cuideachd a’ fàs nas blàithe. Chan e a-mhàin gu bheil an teas a thèid a leigeil ma sgaoil leis an uisge teth air a ghabhail a-steach leis an uisge fuar ach cuideachd leis an adhar agus an soitheach. Anns a’ chùis seo, chan eil am bucaid na shiostam aonaranach.
Nuair a bhios sinn a’ measgachadh uisge teth is fuar ann an thermos dùinte, bidh teas a’ gluasad bhon uisge teth chun an uisge fhuair. Tha an thermos na shiostam iomallach , agus mar sin chan eil teas a’ gluasad dhan adhar no don thermos. Tha an teas a bhios an t-uisge teth a’ leigeil ma sgaoil air a ghabhail a-steach leis an uisge fuar gus an ruig am measgachadh cothromachadh teirmeach.
Tha prionnsabal Black ag ràdh, ann an siostam dùinte iomallach, gur e an teas a thèid a leigeil ma sgaoil le nì aig teòthachd àrd an teas a thèid a ghabhail a-steach le nì aig teòthachd ìosal.
Foirmle bhunasach Black
Qdheth = Cgabh a-steach
Tuairisgeul: Qdheth = teas a thèid a leigeil ma sgaoil le nì aig teòthachd àrd, Qgabh a-steach = teas air a ghabhail a-steach le nithean aig teòthachd ìosal.
Eisimpleirean de cheistean prionnsabal Black
1. Pìos iarainn teth le mais 1 kg agus teòthachd 100 oTha C air a chur ann an soitheach anns a bheil uisge le mais de 2 kg agus teòthachd de 20 oC. Dè an teòthachd dheireannach a th’ aig a’ mheasgachadh? Teas sònraichte iarainn = 450 J/kg Co, teas sònraichte uisge = 4200 J/kg Co.
Deasbad:
Tha fios :
m iarann = 1 kg, Treamhar = 100 oC, m uisge = 2 kg, Tadhair = 20 oC, iarann c = 450 J/kg Co, c uisge = 4200 J/kg Co.
Chaidh faighneachd :
Measgachadh T?
Jawab :
Tha teòthachd nas àirde aig iarann na uisge agus mar sin bidh iarann a’ leigeil ma sgaoil teas, agus bidh uisge a’ gabhail a-steach teas.
(m)(c)(delta T) = (m)(c)(delta T)
(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)
(450)(100-T) = (8400)(T-20)
45000 – 450T = 8400T – 168000
45000 + 168000 = 8400 T + 450 T
213000 = 8850 T
T = 213000: 8850
T = 24 oC
Suhu Is e 24 an teòthachd mu dheireadh aig measgachadh de iarann teth is uisge fuar nuair a tha an dà chuid ann an cothromachadh teirmeach. oC.
2. Ceist Àir. 20 ann an Deuchainn Nàiseanta SMA/MA Fiosaigs 2015/2016
Tha 75 gram de dh’uisge aig teòthachd 0 oC air a mheasgachadh le 50 gram de dh’uisge gus am bi teòthachd a’ mheasgachaidh 40 oC , agus mar sin tha teòthachd tùsail nan 50 gram de dh’uisge…
A. 125 o C
B. 120 ° C
C. 110 ° C
D. 100 oC
E. 80 o C
Deasbad
Tha fios gu bheil:
Tomad uisge 1 (m 1 ) = 75 gram
Teòthachd tòiseachaidh uisge 1 (T1 ) = 0 ° C
Tomad uisge 2 (m 2 ) = 50 gram
Teòthachd dheireannach a’ mheasgachaidh (T) = 40 o C
Tha na h-aonadan maise mar an ceudna agus mar sin chan eil feum air tionndadh.
A dhìth: Teòthachd tòiseachaidh uisge 2 ( T2 )
Freagairt:
Tha prionnsabal Black ag ràdh, ann an siostam dùinte iomallach, gu bheil an teas a thèid a leigeil ma sgaoil le nì aig teòthachd àrd co-ionann ris an teas a thèid a ghabhail a-steach le nì aig teòthachd ìosal.
Q air a leigeil ma sgaoil = Q air a ghabhail a-steach
m1c ( ΔT1 ) = m2c ( ΔT2 )
Tha teas sònraichte uisge mar an ceudna agus mar sin tha c air a thoirt a-mach às a' cho-aontar.
m1 ( ΔT1 ) = m2 ( ΔT2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T2 – 40)
(75)(40) = (50)(T2 – 40)
3000 = 50 T2 – 2000
3000 + 2000 = 50 T²
5000 = 50 T²
T2 = 100
Is e D am freagairt cheart.
3. Ceist Àir. 20 ann an Deuchainn Nàiseanta SMA/MA Fiosaigs 2015/2016
Tha meatailt 200 gram air a theasachadh gu 120 o C agus an uairsin air a chur ann an 100 gram de dh’uisge aig teòthachd 30 o C. Às dèidh cothromachadh, bidh teòthachd a’ mheasgachaidh a’ fàs 60 o C. Ma tha teas sònraichte an uisge 4200 J.kg -1 o C -1 , is e teas sònraichte a’ mheatailt...
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
Deasbad
Tionndadh aonadan mais bho ghramaichean gu cileagraman (Siostam Eadar-nàiseanta nan Aonadan)
Tha fios gu bheil:
Tomad meatailt (m1 ) = 200 gram = 0,2 kg
Teòthachd meatailt (T1 ) = 120 ° C
Tomad uisge (m² ) = 100 gram = 0,1 kg
Teòthachd an uisge (T2 ) = 30 ° C
Teòthachd dheireannach a’ mheasgachaidh (T) = 60 o C
Teas sònraichte uisge (c² ) = 4200 J.kg⁻¹ o C⁻¹
Ceist: Teas sònraichte meatailt ( c1 )
Freagairt:
Q air a leigeil ma sgaoil = Q air a ghabhail a-steach
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
c1 = 12600 / 12
c1 = 1050
Is e D am freagairt cheart.
4. Ceistean Deuchainn Nàiseanta 2018 airson Àrd-sgoil/Àrd-sgoil Dreuchdail
Tha uiread ri 250 ml de dh’uisge goileach (100 o C) air a dhòrtadh ann am pana anns a bheil 400 ml de dh’uisge aig teòthachd 35 o C. Às dèidh cothromachadh teirmeach tachairt, tha teòthachd a’ mheasgachaidh… (teas sònraichte uisge 1,0 cal.gr -1 . o C -1 )
Deasbad
Tha fios air:
Teòthachd an uisge teth = 100 o C
Meud an uisge teth = 250 ml = 0,25 liotair = 0,25 dm³ = (0,25)(1000 cm³ ) = 250 cm³
Teòthachd uisge fuar = 35 o C
Meud uisge fuar = 400 ml = 0,4 liotair = 0,4 dm³ = (0,4)(1000 cm³ ) = 400 cm³
Teas sònraichte uisge = 1,0 cal.gr -1 . o C -1
Dlùths uisge = 1 gr/ cm³
Chaidh faighneachd: Teòthachd measgachadh
Freagairt:
Obraich a-mach mais uisge teth is fuar a’ cleachdadh foirmle dùmhlachd:
m = ρ V
m = mais, ρ = dùmhlachd, V = tomhas-lìonaidh
Tomad uisge teth: m = ρ V = ( 1 gr/cm³ ) (250 cm³ ) = 250 gram
Tomad uisge fuar: m = ρ V = ( 1 gr/cm³ ) (400 cm³ ) = 400 gram
Obraich a-mach teòthachd a’ mheasgachaidh a’ cleachdadh foirmle prìomh Black:
Teas a thèid a ghabhail a-steach le uisge fuar = teas a thèid a leigeil ma sgaoil le uisge teth
mc ΔT = mc ΔT
Tha an teas sònraichte mar an ceudna agus mar sin tha e air a thoirt a-mach às a' cho-aontar.
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
