1. Wehewehena o ke kumumanaʻo ʻeleʻele
Inā mākou e hoʻohui i ka wai wela a me ke anuanu i loko o kahi pahu hāmama (no ka laʻana he bākeke), hoʻoili ka wela mai ka wai wela a i ka wai anuanu. No ka mea ua hāmama ka pahu, a laila neʻe kekahi wela i ka lewa. E lilo pū ka pahu i mea mahana. ʻAʻole wale ka wela i hoʻokuʻu ʻia e ka wai wela e omo ʻia e ka wai anuanu, akā, e omo pū ʻia e ka lewa a me nā pahu. I kēia hihia, he ʻōnaehana hoʻokaʻawale ʻole ka bākeke. Ke hoʻohui mākou i ka wai wela a me ke anuanu i loko o kahi thermos pani, hoʻoili ka wela mai ka wai wela a i ka wai anuanu. He mau ʻōnaehana hoʻokaʻawale ʻia nā thermos, no laila, ʻaʻohe wela e neʻe i ka lewa a i ʻole kahi thermos. Hoʻopili wale ka wai anuanu i ka wela i hoʻokuʻu ʻia e ka wai wela a hiki i ka hui ʻana o ka wai wela a me ka wai anuanu i ke kaulike wela.
ʻŌlelo ke Kumumanaʻo ʻEleʻele i loko o kahi ʻōnaehana pani kaʻawale, ʻo ka wela i hoʻokuʻu ʻia e kahi mea wela kiʻekiʻe = ka wela i omo ʻia e kahi mea wela haʻahaʻa.
2. ʻO ke ʻano kumu ʻeleʻele
Hoʻokuʻu Q = omo Q
Hoʻokuʻu Q = ka wela i hoʻokuʻu ʻia e nā mea wela kiʻekiʻe, Q omo = ka wela i omo ʻia e nā mea wela haʻahaʻa.
3. Nā laʻana o nā nīnau a me nā kūkākūkā
Laʻana o ka pilikia 1.
Ua hoʻokomo ʻia kahi hao wela me ke kaumaha o 1 kg a me ka mahana o 100 o C i loko o kahi pahu me 2 kg o ka wai a me ka mahana o 20 o C. He aha ka mahana o ka hui hope loa? ʻO ka wela kikoʻī o ka hao = 450 J/kg C o , ka wela kikoʻī o ka wai = 4200 J/kg C o.
ʻIke ʻia:
Ka nuipa o ka hao (m) = 1 kg
Mahana o ka hao (T) = 100 o C
Ka nuipa o ka wai (m) = 2 kg
Mahana o ka wai (T) = 20 o C
Ka wela kikoʻī no ka hao (c) = 450 J/kg C o
Ka wela kikoʻī no ka wai (c) = 4200 J/kg C o
Makemake ʻia: T?
Lōlā:
ʻOi aku ka mahana o ka hao ma mua o ka wai no laila e hoʻokuʻu ka hao i ka wela, omo ka wai i ka wela.
Hoʻokuʻu Q = omo Q
mc ΔT = mc ΔT
(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 ° C
ʻO ka mahana hope loa o ka hui ʻana o ka hao wela a me ka wai anuanu ke noho nā mea ʻelua i ke kaulike wela he 24 o C.
Laʻana o ka helu 2.
He 0.2 kg ka nuipaʻa o ka hau i hui pū ʻia me ke kī mehana me ke kaumaha o 0.2 kg. Mahana o ka hau = -10 o C, mahana o ke kī mehana = 40 o C. ʻO ka wela kikoʻī o ka hau = 2100 J/kg C₂O , ka wela kikoʻī o ka wai = 4200 J/kg C₂O , ka wela o ka hoʻoheheʻe ʻana no ka wai = 334000 J/kg. Hoʻohui ʻia ka hau a me ke kī i loko o kahi ʻōnaehana i hoʻokaʻawale ʻia a pani ʻia.
ʻIke ʻia:
Ka nui o ka hau (m) = 0.2 kg
Ka nuipa o ke kī (m) = 0.2 kg
Ka wela kikoʻī o ka wai (c) = 4180 J/kg C o
Ka wela kikoʻī o ka hau (c) = 2100 J/kg C o
Ka wela o ka hoʻoheheʻe ʻana no ka wai (L F ) = 334 x 10 3 J/kg
Mahana o ka hau (T hau ) = -10 o C
Mahana o ke kī (T kī ) = 40 o C
Makemake ʻia: Hoʻohuihui T
Lōlā:
ʻO ka hana mua, e kuhi i ke kūlana hope loa
ʻO ka wela e pono e hoʻokuʻu ʻia e ka wai e hoʻemi i ka mahana o 0.2 kg o ke kī mehana, mai 40 oC a i 0 oC.
Hoʻokuʻu ʻia ʻo Q = mc ∆T
Hoʻokuʻu Q = (0.2 kg) (4180 J/Kg C o ) (40 o C – 0 o C)
Hoʻokuʻu ʻia ʻo Q = (0.2 kg) (4180 J/Kg C o ) (40 C )
Hoʻokuʻu Q = 33,440 Joule
Hoʻokuʻu Q = 33.44 kJ
Hoʻopili ʻia ka wela e 0.2 kg o ka hau e hoʻonui i ka mahana mai -10 ° C a i 0 ° C.
Q i omo ʻia = mc ∆T
Q i omo ʻia = (0.2 kg) (2100 J/Kg C o ) (0 o C – (-10 o C))
Q i omo ʻia = (0.2 kg) (2100 J/Kg C o ) (10 o C)
Q i hoʻopili ʻia = 4,200 Joule
Q i omo ʻia = 4.2 kJ
ʻO ka wela i omo ʻia e hoʻoheheʻe i ka 0.2 kg o ka hau (ka wela e pono ai e hoʻoheheʻe i ka hau a pau i loko o ka wai)
Q fusion = m L F
Q fusion = (0.2 kg) (334 x 103 J /kg)
Q fusion = 66.8 x 103 Joule
Hoʻohuihui Q = 66.8 kJ
Ma muli o nā helu ʻana ma luna, nā hopena:
Hoʻokuʻu Q = 33.44 kJ
Q omo = 4.2 kJ
Hoʻohuihui Q = 66.8 kJ
Ke hoʻokuʻu ke kī i ka wela e like me 33.44 kJ, loli ka mahana o ke kī mai 40 o C a i 0 o C. Hoʻohana ʻia kekahi wela i hoʻokuʻu ʻia (ma kahi o 4.2 kJ) e hoʻokiʻekiʻe i ka mahana o ka hau mai -10 o C a i 0 o C. 33.44 kJ – 4.2 kJ = 29.24 kJ. ʻO ke koena wela = 29.24 kJ. No ka hoʻoheheʻe ʻana i ka hau a pau i loko o ka wai, pono ka wela o 66.8 kJ. ʻO ke koena wela he 29.24 kJ wale nō.
I ka hopena, ʻo ka wela i hoʻokuʻu ʻia e ke kī mehana ua hoʻohana wale ʻia e hoʻokiʻekiʻe i ka mahana o ka hau mai -10 o C a i 0 o C a hoʻoheheʻe i kekahi hau. Ua hoʻoheheʻe kekahi hau i loko o ka wai; ʻaʻole kekahi. I ke kaʻina hana o ka hoʻololi ʻana i kahi mea paʻa i loko o ka wai, ʻaʻole e loli ka mahana. No laila, ʻo ka mahana o ka hui hope loa = 0 o C.
Laʻana o ka pilikia 3.
ka nuipa o ke kī wela (m) = 0.4 kg,
ka nui o ka hau (m) = 0.2 kg,
mahana o ka hau = -10 o C
ka mahana o ke kī wela = 90 o C.
Inā hui ʻia nā mea ʻelua, he aha ka mahana o ka hui hope loa?
ʻO ka wela kikoʻī no ka wai (c) = 4180 J/kg C o ,
ʻO ka wela kikoʻī no ka hau (c) = 2100 J/kg C o ,
Ka wela o ka hoʻoheheʻe ʻana no ka wai (L F ) = 334 x 103 J/kg
Lōlā:
Ka hana mua: Kuhi i ke kūlana hope loa
ʻO ka wela e pono e hoʻokuʻu ʻia e ka wai e hoʻemi i ka mahana o 0.4 kg o ke kī wela, mai 90 ° C a i 0 ° C.
Hoʻokuʻu ʻia ʻo Q = mc ∆T
Hoʻokuʻu Q = (0.4 kg) (4180 J/Kg C o ) (90 o C – 0 o C)
Hoʻokuʻu ʻia ʻo Q = (0.4 kg) (4180 J/Kg C o ) (90 C )
Hoʻokuʻu Q = 150,480 Joule
Hoʻokuʻu Q = 150.48 kJ
ʻO ka wela i omo ʻia e 0.2 kg o ka hau e hoʻonui i kona mahana mai -10 ° C a i 0 ° C
Q i omo ʻia = mc ∆T
Q i omo ʻia = (0.2 kg) (2100 J/Kg C o ) (0 o C – (-10 o C))
Q i omo ʻia = (0.2 kg) (2100 J/Kg C o ) (10 o C)
Q i hoʻopili ʻia = 4,200 Joule
Q i omo ʻia = 4.2 kJ
ʻO ka wela e pono ai e hoʻoheheʻe i 0.2 kg o ka hau (ka wela e pono ai e hoʻolilo i ka hau a pau i wai)
Q fusion = m L F
Q fusion = (0.2 kg) (334 x 103 J /Kg)
Q fusion = 66.8 x 103 Joule
Hoʻohuihui Q = 66.8 kJ
Ma muli o nā helu ʻana ma luna, nā hopena:
Hoʻokuʻu Q = 150.48 kJ
Q i omo ʻia = 4.2 kJ
Hoʻohuihui Q = 66.8 kJ
I ka wā i hoʻokuʻu ai ke kī wela i 150.48 kJ o ka wela, ua loli ka mahana o ke kī wela mai 90 o C a i 0 o C. Ua hoʻohana ʻia kekahi wela i hoʻokuʻu ʻia (ma kahi o 4.2 kJ) e hoʻokiʻekiʻe i ka mahana o ka hau mai -10 o C a i 0 o C.
150.48 kJ – 4.2 kJ = 146.28 kJ. ʻO ke koena o ka wela = 146.28 kJ.
ʻO ka wela e pono ai e hoʻoheheʻe i ka hau a pau i loko o ka wai he 66.8 kJ wale nō. 146.28 kJ – 66.8 kJ = 79.48 kJ. Ua ʻike ʻia ʻo ke keu he 79.48 kJ. ʻAʻole hoʻokuʻu ke kī wela i ka wela a pau a hiki i ka hoʻemi ʻia ʻana o ka mahana i 0 o C. Hopena: pono e ʻoi aku ka mahana o ka hui hope ma mua o 0 o C.
KaʻAnuʻu Hana ʻElua: E hoʻoholo i ka mahana hope loa (T)
ʻO ka wela e pono ai e hoʻonui i ka mahana o ka hau mai -10 ° C a i 0 ° C = 4200 Joules
Pono ka wela e hoʻoheheʻe i ka hau a pau i loko o ka wai aka heat latent = 66,800 Joules
Pono ka wela e hoʻonui i ka mahana o ka wai (ka wai mai ka hui ʻana o ka hau a pau) mai 0 o C a i T = (ka nui o ka hau) (ka wela o ka wai) (T – 0 o C) = (0.2 kg) (4180 J/kg C o )(T) = (836 T) J/C o
ʻO ka wela i hoʻokuʻu ʻia e ke kī mehana e hoʻemi i ka mahana mai 90 o C a i T = (ka nuipa o ka wai wela) (ʻano wela o ka wai) (90 o C – T) = (0.4 kg) (4180 J/kg C o ) (90 o C – T) = 1672 J/C o (90 o C – T) = 150,480 J – (1672 T) J/C o
4200 J + 66,800 J + (836 T) J/C o = 150,480 J – (1672 T) J/C o
71,000 J + (836 T) J/C o = 150,480 J – (1672 T) J/C o
(836 T) J/C o + (1672 T) J/C o = 150,480 J – 71,000 J
(2508 T) J/C o = 79,480 J
T = 31.7 ° C
Mahana hope loa = 31.7 o C
