अश्वेत सिद्धांतों को समझना
यदि हम किसी खुले पात्र (उदाहरण के लिए, एक बाल्टी) में गर्म और ठंडा पानी मिलाते हैं, तो गर्म पानी से ठंडे पानी में ऊष्मा का स्थानांतरण होता है। पात्र खुला होने के कारण, कुछ ऊष्मा हवा में स्थानांतरित हो जाती है। पात्र भी गर्म हो जाता है। गर्म पानी द्वारा उत्सर्जित ऊष्मा न केवल ठंडे पानी द्वारा, बल्कि हवा और पात्र द्वारा भी अवशोषित हो जाती है। इस स्थिति में, बाल्टी एक गैर-पृथक प्रणाली है।
जब हम एक बंद थर्मस में गर्म और ठंडा पानी मिलाते हैं, तो गर्म पानी से ठंडे पानी में ऊष्मा का स्थानांतरण होता है । थर्मस एक पृथक प्रणाली है , इसलिए हवा या थर्मस में कोई ऊष्मा स्थानांतरित नहीं होती है। गर्म पानी द्वारा उत्सर्जित ऊष्मा ठंडे पानी द्वारा अवशोषित हो जाती है जब तक कि मिश्रण ऊष्मीय संतुलन तक नहीं पहुँच जाता ।
ब्लैक का सिद्धांत कहता है कि एक पृथक बंद प्रणाली में, उच्च तापमान वाली वस्तु द्वारा उत्सर्जित ऊष्मा = कम तापमान वाली वस्तु द्वारा अवशोषित ऊष्मा के बराबर होती है।
ब्लैक का मूल सूत्र
Qलेपास = क्यूserap
विवरण: प्रश्नलेपास = उच्च तापमान वाली वस्तु द्वारा उत्सर्जित ऊष्मा, Qserap = कम तापमान वाली वस्तुओं द्वारा अवशोषित ऊष्मा।
ब्लैक के सिद्धांत उदाहरण प्रश्न
1. 1 किलोग्राम द्रव्यमान और 100 डिग्री सेल्सियस तापमान वाला गर्म लोहे का एक टुकड़ा। oC को 2 किलोग्राम द्रव्यमान और 20 डिग्री सेल्सियस तापमान वाले पानी से भरे एक पात्र में रखा जाता है। oC. मिश्रण का अंतिम तापमान क्या है? लोहे की विशिष्ट ऊष्मा = 450 J/kg Coजल की विशिष्ट ऊष्मा = 4200 जूल/किलोग्राम सेल्सियसo.
बहस :
ज्ञात है :
m लोहा = 1 kg, Tस्टॉक = 100 oC, m पानी = 2 kg, Tवायु = 20 oC, c आयरन = 450 J/kg Co, c जल = 4200 J/kg Co.
पूछा :
टी मिक्स?
जवाबी :
लोहे का तापमान पानी से अधिक होता है, इसलिए लोहा ऊष्मा उत्सर्जित करता है, जबकि पानी ऊष्मा अवशोषित करता है।
(m)(c)(डेल्टा T) = (m)(c)(डेल्टा T)
(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 टी
टी = 213000 : 8850
टी = 24 oC
सुहु जब गर्म लोहा और ठंडा पानी दोनों ऊष्मीय संतुलन में हों, तो उनके मिश्रण का अंतिम तापमान 24 डिग्री सेल्सियस होता है। oC.
2. 2015/2016 एसएमए/एमए भौतिकी राष्ट्रीय परीक्षा प्रश्न संख्या 20
0 ° C तापमान पर 75 ग्राम पानी को 50 ग्राम पानी के साथ मिलाया जाता है, जिससे मिश्रण का तापमान 40 ° C हो जाता है। तो 50 ग्राम पानी का प्रारंभिक तापमान क्या था?
ए. 125 डिग्री सेल्सियस
बी. 120 ओ सी
सी. 110 डिग्री सेल्सियस
डी. 100 ओ सी
ई. 80 ओ सी
विचार-विमर्श
ह ज्ञात है कि:
पानी का द्रव्यमान (m² ) = 75 ग्राम
जल 1 का प्रारंभिक तापमान (T 1 ) = 0 ° C
पानी का द्रव्यमान (m² ) = 50 ग्राम
मिश्रण का अंतिम तापमान (T) = 40 ° C
द्रव्यमान की इकाइयाँ समान हैं इसलिए रूपांतरण की आवश्यकता नहीं है।
पानी का प्रारंभिक तापमान (T 2 ) चाहिए
उत्तर :
ब्लैक का सिद्धांत कहता है कि एक पृथक बंद प्रणाली में, उच्च तापमान वाली वस्तु द्वारा उत्सर्जित ऊष्मा निम्न तापमान वाली वस्तु द्वारा अवशोषित ऊष्मा के बराबर होती है।
Q मुक्त = Q अवशोषित
m 1 c ( Δ T 1 ) = m 2 c ( Δ T 2 )
पानी की विशिष्ट ऊष्मा समान है, इसलिए c को समीकरण से हटा दिया जाता है।
m 1 ( Δ T 1 ) = m 2 ( Δ T 2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T 2 – 40)
(75)(40) = (50)(T 2 – 40)
3000 = 50 टी 2 – 2000
3000 + 2000 = 50 T 2
5000 = 50 टी 2
टी 2 = 100
सही उत्तर है डी.
3. 2015/2016 एसएमए/एमए भौतिकी राष्ट्रीय परीक्षा प्रश्न संख्या 20
200 ग्राम धातु को 120 ° C तक गर्म किया जाता है और फिर उसे 30 ° C तापमान वाले 100 ग्राम पानी में डाला जाता है। साम्यावस्था के बाद, मिश्रण का तापमान 60 ° C हो जाता है । यदि पानी की विशिष्ट ऊष्मा 4200 जूल.किलोग्राम⁻¹ है , तो धातु की विशिष्ट ऊष्मा क्या होगी?
ए. 10,5 जूल.किग्रा -1 सी -1
बी. 105 जे.किग्रा -1 ओ सी -1
सी. 150 जूल.किग्रा -1o सी -1
डी. 1050 जूल.किग्रा -1 सी -1
ई. 1500 जूल.किग्रा -1 सेल्सियस -1
विचार-विमर्श
द्रव्यमान की इकाइयों को ग्राम से किलोग्राम में परिवर्तित करना (अंतर्राष्ट्रीय इकाई प्रणाली)
ह ज्ञात है कि:
धातु का द्रव्यमान (m 1 ) = 200 ग्राम = 0,2 किलोग्राम
धातु का तापमान (T 1 ) = 120 o C
पानी का द्रव्यमान (m² ) = 100 ग्राम = 0,1 किलोग्राम
पानी का तापमान (T 2 ) = 30 o C
मिश्रण का अंतिम तापमान (T) = 60 ° C
जल की विशिष्ट ऊष्मा (c 2 ) = 4200 जूल.किग्रा -1 o C -1
पूछा गया: धातु की विशिष्ट ऊष्मा (c 1 )
उत्तर :
Q मुक्त = Q अवशोषित
m1 c1 (ΔT1) = मीटर2 c2 (ΔT2)
(0,2)(c 1 )(120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)
(0,2)(सी 1 )(60) = (0,1)(4200)(30)
12 सी 1 = 12600
c 1 = 12600 / 12
c 1 = 1050
सही उत्तर है डी.
4. सोल यूएन एसएमए/एमए 2018
एक बर्तन में 35 ° C तापमान पर 400 मिलीलीटर पानी है, जिसमें 250 मिलीलीटर उबलता हुआ पानी (100°C) डाला जाता है । ऊष्मीय संतुलन स्थापित होने के बाद, मिश्रण का तापमान… (पानी की विशिष्ट ऊष्मा 1,0 कैलोरी ग्राम⁻¹ ) होगा ।
विचार-विमर्श
यह ज्ञात है:
गर्म पानी का तापमान = 100 डिग्री सेल्सियस
गर्म पानी का आयतन = 250 मिलीलीटर = 0,25 लीटर = 0,25 डेसीमीटर³ = (0,25)(1000 सेमी³ ) = 250 सेमी³
ठंडे पानी का तापमान = 35 डिग्री सेल्सियस
ठंडे पानी का आयतन = 400 मिलीलीटर = 0,4 लीटर = 0,4 डेसीमीटर³ = (0,4)(1000 सेमी³ ) = 400 सेमी³
जल की विशिष्ट ऊष्मा = 1,0 कैलोरी.ग्र⁻¹ ° C⁻¹
पानी का घनत्व = 1 ग्राम/ सेमी³
पूछा गया: मिश्रण का तापमान
उत्तर:
घनत्व के सूत्र का उपयोग करके गर्म और ठंडे पानी का द्रव्यमान ज्ञात कीजिए:
m = ρ V
m = द्रव्यमान, ρ = घनत्व, V = आयतन
गर्म पानी का द्रव्यमान: m = ρ V = ( 1 ग्राम/सेमी³ ) (250 सेमी³ ) = 250 ग्राम
ठंडे पानी का द्रव्यमान: m = ρ V = ( 1 ग्राम/सेमी³ ) (400 सेमी³ ) = 400 ग्राम
ब्लैक के सिद्धांत के सूत्र का उपयोग करके मिश्रण का तापमान ज्ञात कीजिए:
ठंडे पानी द्वारा अवशोषित ऊष्मा = गर्म पानी द्वारा उत्सर्जित ऊष्मा
mc Δ T = mc Δ T
विशिष्ट ऊष्मा समान है, इसलिए इसे समीकरण से हटा दिया जाता है।
m Δ T = m Δ T
(400)(T-35) = (250)(100-T)
400T – 14000 = 25000 – 250T
400T + 250T = 25000 + 14000
650टी = 39000
टी = 39000 / 650
T = 60 डिग्री सेल्सियस
