Ke ʻano kumu o Black
He manaʻo nui ke Kumumanaʻo o Black i ka physics e pili ana i ka hoʻoili wela. Ua hoʻolauna ʻia e Joseph Black, he physicist a he chemist Sekotia o ke kenekulia 18. He mea nui ia no ka hoʻomaopopo ʻana pehea e hoʻoili ai ka wela mai kekahi mea i kekahi mea a he nui nā noi ma nā kahua mai ka ʻenekinia a i ka ʻepekema kaiapuni. E wehewehe kēia ʻatikala i ke kumumanaʻo nui o ke Kumumanaʻo o Black, kāna mau noi, a hāʻawi i kekahi mau laʻana kūpono e hāʻawi i kahi ʻike piha.
Nā Manaʻo Kumu
Pili ke Kumumanaʻo o Black i ke kānāwai o ka mālama ʻana i ka ikehu ma ke ʻano o ka hoʻoili wela. ʻO ke kumumanaʻo nui, ke hoʻopili ʻia nā mea ʻelua ma nā mahana like ʻole, e hoʻoili ka wela mai ka mea wela a i ka mea anuanu a hiki i ka wā e hiki ai i ke kaulike wela, ʻo ia hoʻi, i ka wā e like ai ko lākou mahana.
Ma ke ʻano makemakika, hiki ke hōʻike ʻia ke Kumumanaʻo o Black penei:
\[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \]
Ma hea:
– ʻO \( Q \) ka nui o ka wela i omo ʻia a i hoʻokuʻu ʻia paha (ma joules, J)
– ʻO \( m \) ke kaumaha o ka mea (ma nā kilokani, kg)
– ʻO \( c \) ka mana wela kikoʻī o ka mea (ma nā joules no ke kilokani no ke kekelē Celsius, J/kg°C)
– \( \Delta T \) ʻo ia ka loli o ka mahana o ka mea (ma nā kekelē Celsius, °C)
Hoʻohui kēia haʻilula i nā loli nui ʻekolu i ka hoʻoili wela: ka nuipa, ka mana wela kikoʻī, a me ka loli o ka mahana. ʻO ka mana wela kikoʻī (\(c \)) ka nui o ka ikehu e pono ai e hoʻokiʻekiʻe i ka mahana o hoʻokahi kilokani o kahi mea ma hoʻokahi kekelē Celsius.
Hoʻohana ʻia ma ke ola o kēlā me kēia lā
He nui nā hoʻohana pono o ke ʻano hana nui o Black. ʻO kekahi laʻana, ʻo ia ka hoʻoholo ʻana i ka loli o ka mahana o ka wai i ka wā e hui pū ʻia me ka hau. No ka laʻana, inā makemake mākou e ʻike i ka nui o ka hau e pono ai e hoʻomaʻalili i kahi nui o ka wai, hiki iā mākou ke hoʻohana i kēia ʻano hana.
ʻO kekahi laʻana ma ka ʻenekinia mīkini, kahi e pono ai i nā ʻenekinia ke hoʻomaopopo pehea e hoʻoili ʻia ai ka wela i loko o nā ʻenekini e pale aku i ka wela nui. ʻO ka hoʻomaopopo maikaʻi ʻana i ke Kumumanaʻo o Black e hiki ai i nā ʻenekinia ke hoʻolālā i nā ʻōnaehana hoʻoluʻu kūpono.
Eia kekahi, i ka ʻoihana meaʻai a me ka mea inu, hoʻohana ʻia kēia ʻano hana e hoʻoponopono i ka mahana i ka wā e kuke ai a i ʻole e mālama ai. No ka laʻana, hoʻohana nā ʻoihana hau kalima i ke kumumanaʻo o ka hoʻoili wela e hōʻoia i ka paʻa ʻana o kā lākou huahana i ka wā e hāʻawi ʻia ana.
Laʻana Heluhelu
No ka hāʻawi ʻana i kahi kiʻi maopopo o ke ʻano o ka hoʻohana ʻia ʻana o ka Black Principle Formula, eia kahi laʻana o ka helu ʻana:
Manaʻo mākou he 2 kg o ka wai ma 20°C, a makemake mākou e hoʻokiʻekiʻe i ka mahana i 100°C. ʻO ka mana wela kikoʻī o ka wai he 4.186 J/kg°C. Ehia ka ikehu e pono ai?
Ke hoʻohana nei i ke ʻano:
\[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \]
Hoʻololi mākou i nā waiwai i ʻike ʻia:
\[ Q = 2 \, \text{kg} \times 4.186 \, \text{J/kg°C} \times (100°C – 20°C) \]
\[ Q = 2 \, \text{kg} \times 4.186 \, \text{J/kg°C} \times 80°C \]
\[ Q = 669.76 \, \text{kJ} \]
No laila, he 669.76 kJ o ka ikehu e hoʻokiʻekiʻe i ka mahana o 2 kg o ka wai mai 20°C a i 100°C.
Ke kaulike wela
ʻO kahi hoʻohana koʻikoʻi o ke Kumumanaʻo o Black ʻo ia ka hoʻomaopopo ʻana i ke kaulike wela. Ke hoʻopili ʻia nā mea ʻelua ma nā mahana like ʻole kekahi i kekahi, hoʻololi lākou i ka wela a hiki i ka pae ʻana i ke kaulike wela. I kēia manawa, ua like nā mahana o nā mea ʻelua, a ʻaʻohe hoʻoili wela ma waena o lākou.
He mea koʻikoʻi kēia manaʻo ma nā ʻano he nui, me ke ʻenekinia, ke aniau, a me ke olaola. No ka laʻana, i loko o ka ʻōnaehana hoʻoluʻu o ke kaʻa, hiki ka coolant a me ka ʻenekini i ke kaulike wela e pale aku i ka ʻenekini mai ka wela nui ʻana.
Ka Hopena o ka Mana Wela Kūikawā
ʻO ka mana wela kikoʻī (\(c\)) o kahi mea he mea nui ia i ka hoʻoholo ʻana pehea e pane ai ka mea i nā loli o ka mahana. ʻO kahi mea me ka mana wela kikoʻī kiʻekiʻe e pono ai ka ikehu hou aʻe e hoʻololi i kona mahana ma mua o kahi mea me ka mana wela kikoʻī haʻahaʻa.
Eia kekahi laʻana, he kiʻekiʻe loa ka mana wela kikoʻī o ka wai, ʻo ia hoʻi hiki iā ia ke omo a hoʻokuʻu paha i ka nui o ka wela me ka ʻike ʻole i kahi loli nui o ka mahana. ʻO ia ke kumu e hoʻohana pinepine ʻia ai ka wai ma ke ʻano he coolant i nā hana he nui, me nā radiators kaʻa a me nā ʻōnaehana hoʻoluʻu mana.
Hoʻokolohua Maʻalahi
I mea e hoʻomaopopo maikaʻi ai i ke Kumumanaʻo o Black, hiki iā mākou ke hana i kahi hoʻokolohua maʻalahi ma ka home. No ka laʻana, hiki iā mākou ke hoʻohui i ka wai wela a me ke anuanu a ana i ka mahana hope loa o ka hui ʻana. Ma ka hoʻohana ʻana i ke Kumumanaʻo o Black, hiki iā mākou ke wānana i ka mahana hope loa a hoʻohālikelike iā ia me nā hopena hoʻokolohua.
Manaʻo mākou e kāwili mākou i 1 kg o ka wai ma 80°C me 1 kg o ka wai ma 20°C. Ma ka hoʻohana ʻana i ke kumumanaʻo o ke kaulike wela, hiki iā mākou ke helu i ka mahana hope loa o ka hui ʻana. ʻOiai ua like ka nuipa a me ka hiki ke wela kikoʻī o ka wai, hiki ke helu ʻia ka mahana hope loa ma ke ʻano he awelika o nā mahana mua:
\[ \text{Ka mahana hope loa} = \frac{(m_1 \cdot T_1) + (m_2 \cdot T_2)}{m_1 + m_2} \]
\[ \text{Ka mahana hope loa} = \frac{(1 \, \text{kg} \cdot 80°C) + (1 \, \text{kg} \cdot 20°C)}{1 \, \text{kg} + 1 \, \text{kg}} \]
\[ \text{Ka mahana hope loa} = \frac{80 + 20}{2} \]
\[ \text{Ka mahana hope loa} = 50°C \]
Kōkua nā hoʻokolohua e like me kēia i ka hoʻoikaika ʻana i ko mākou ʻike i nā kumumanaʻo o ka hoʻoili wela a me ke kaulike thermal.
Ka hopena
ʻO ke kumumanaʻo o Black kahi manaʻo nui i ka physics e kōkua iā mākou e hoʻomaopopo pehea e hoʻoili ai ka wela ma waena o nā mea. Ma ka hoʻohui ʻana i ka nuipa, ka mana wela kikoʻī, a me ka loli o ka mahana, hiki iā mākou ke helu i ka nui o ka ikehu e pono ai e hoʻololi i ka mahana o kahi mea. Loaʻa i kēia manaʻo nā noi ākea i ke ola o kēlā me kēia lā a me nā ʻoihana like ʻole.
ʻO ka hoʻomaopopo maikaʻi ʻana i ke Kumumanaʻo o Black e hiki ai iā mākou ke hoʻolālā i nā ʻōnaehana ʻoi aku ka maikaʻi a hoʻomaopopo maikaʻi i nā kaʻina hana wela. Ma ka hoʻohana ʻana i nā laʻana kūpono a me nā hoʻokolohua maʻalahi, hiki iā mākou ke ʻike i ke koʻikoʻi o kēia kumumanaʻo i nā ʻano like ʻole o ko mākou ola.
