1. Definisyon prensip Nwa a
Si nou melanje dlo cho ak dlo frèt nan yon veso ouvè (pa egzanp yon bokit), chalè transfere soti nan dlo cho a ale nan dlo frèt. Paske veso a ouvè, yon pati nan chalè a deplase nan lè a. Veso a vin pi cho tou. Chalè ki lage pa dlo cho a pa sèlman absòbe pa dlo frèt la, men tou pa atmosfè a ak veso yo. Nan ka sa a, bokit la se yon sistèm ki pa izole. Lè nou melanje dlo cho ak dlo frèt nan yon tèmos fèmen, chalè transfere soti nan dlo cho a ale nan dlo frèt. Tèmos yo se sistèm izole, kidonk pa gen chalè ki deplase nan lè a oswa nan yon tèmos. Dlo frèt la sèlman absòbe chalè ki lage pa dlo cho a jiskaske melanj dlo cho ak dlo frèt la rive nan ekilib tèmik la.
Prensip Nwa a deklare ke nan yon sistèm fèmen izole, chalè ki lage pa yon objè ki gen gwo tanperati = chalè ki absòbe pa yon objè ki gen ti tanperati.
2. Fòmil prensip Nwa a
Liberasyon Q = absòpsyon Q
Q liberasyon = chalè ki lage pa objè ki gen tanperati ki wo, Q absòpsyon = chalè ki absòbe pa objè ki gen tanperati ki ba.
3. Egzanp kesyon ak diskisyon
Egzanp pwoblèm 1.
Yo mete yon fè cho ki gen yon mas 1 kg ak yon tanperati 100 ° C nan yon veso ki gen 2 kg dlo ak yon tanperati 20 ° C. Ki tanperati melanj final la? Chalè espesifik fè a = 450 J/kg C₂O₂ , chalè espesifik dlo a = 4200 J/kg C₂O₂.
Li te ye:
Mas fè (m) = 1 kg
Tanperati fè (T) = 100 oC
Mas dlo (m) = 2 kg
Tanperati dlo a (T) = 20 oC
Chalè espesifik pou fè (c) = 450 J/kg C o
Chalè espesifik pou dlo (c) = 4200 J/kg C o
Rechèch : T ?
Solisyon:
Fè gen yon tanperati ki pi wo pase dlo, kidonk fè degaje chalè, dlo absòbe chalè.
Liberasyon Q = absòpsyon 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
Tanperati final melanj fè cho ak dlo frèt la lè tou de an ekilib tèmik se 24 ° C.
Egzanp pwoblèm 2.
0.2 kg mas glas melanje ak te tyèd ak yon mas 0.2 kg. Tanperati glas la = -10 o C, tanperati te tyèd = 40 o C. Chalè espesifik glas la = 2100 J/kg C₂O₂ , chalè espesifik dlo a = 4200 J/kg C₂O₂ , chalè fizyon pou dlo = 334000 J/kg. Glas ak te melanje nan yon sistèm izole, fèmen.
Li te ye:
Mas glas (m) = 0.2 kg
Mas te (m) = 0.2 kg
Chalè espesifik dlo (c) = 4180 J/kg C o
Chalè espesifik glas la (c) = 2100 J/kg C o
Chalè fizyon pou dlo (L F ) = 334 x 10 3 J/kg
Tanperati glas la (T glas ) = -10 oC
Tanperati te a (T tea ) = 40 ° C
Rechèch: Melanj T
Solisyon:
Premye etap la, estime eta final la
Chalè dlo dwe degaje pou bese tanperati 0.2 kg te cho, soti nan 40 °C pou rive nan 0 °C.
Q liberasyon = mc ∆T
Liberasyon Q = (0.2 kg) (4180 J/Kg C o ) (40 ° C – 0 ° C)
Liberasyon Q = (0.2 kg) (4180 J/Kg C o ) (40 ° C)
Liberasyon Q = 33,440 Joule
Liberasyon Q = 33.44 kJ
0.2 kg glas absòbe chalè pou ogmante tanperati a soti nan -10 ° C pou rive nan 0 ° C.
Q absòbe = mc ∆T
Q absòbe = (0.2 kg) (2100 J/Kg C o ) (0 ° C – (-10 ° C))
Q absòbe = (0.2 kg) (2100 J/Kg C o ) (10 ° C)
Q absòbe = 4,200 Joule
Q absòbe = 4.2 kJ
Chalè ki absòbe pou fonn 0.2 kg glas (chalè ki nesesè pou fonn tout glas la pou fè l tounen dlo)
Q fizyon = m L F
Q fizyon = (0.2 kg) (334 x 10 3 J/kg)
Q fizyon = 66.8 x 10³ Joule
Q fizyon = 66.8 kJ
Baze sou kalkil ki anwo yo, rezilta yo se:
Liberasyon Q = 33.44 kJ
Q absòpsyon = 4.2 kJ
Q fizyon = 66.8 kJ
Lè te degaje chalè jiska 33.44 kJ, tanperati te a chanje soti nan 40 oC pou rive nan 0 oC . Yon pati nan chalè ki degaje a (anviwon 4.2 kJ) itilize pou ogmante tanperati glas la soti nan -10 oC pou rive nan 0 oC . 33.44 kJ – 4.2 kJ = 29.24 kJ. Chalè ki rete a = 29.24 kJ. Pou fonn tout glas la pou fè l tounen dlo, li bezwen yon chalè 66.8 kJ. Chalè ki rete a se sèlman 29.24 kJ.
An konklizyon, chalè ki degaje pa te cho a sèlman itilize pou ogmante tanperati glas la soti nan -10 oC pou rive nan 0 oC epi fonn yon pati nan glas la. Gen glas ki fonn pou tounen dlo; gen lòt ki pa fonn. Pandan pwosesis transfòmasyon yon solid an likid, tanperati a pa chanje. Se poutèt sa, tanperati melanj final la = 0 oC.
Egzanp pwoblèm 3.
mas te cho (m) = 0.4 kg,
mas glas (m)= 0.2 kg,
tanperati glas = -10 oC
tanperati te cho a = 90 degre Sèlsiyis.
Si tou de yo melanje, ki tanperati melanj final la?
Chalè espesifik pou dlo (c) = 4180 J/kg C o ,
Chalè espesifik pou glas (c) = 2100 J/kg C o ,
Chalè fizyon pou dlo (L F ) = 334 x 103 J/kg
Solisyon:
Premye etap: Estime eta final la
Chalè dlo dwe degaje pou bese tanperati 0.4 kg te cho, soti nan 90 ° C pou rive nan 0 ° C.
Q liberasyon = mc ∆T
Liberasyon Q = (0.4 kg) (4180 J/Kg C o ) (90 ° C – 0 ° C)
Liberasyon Q = (0.4 kg) (4180 J/Kg C o ) (90 ° C)
Liberasyon Q = 150,480 Joule
Liberasyon Q = 150.48 kJ
Chalè 0.2 kg glas absòbe pou ogmante tanperati li soti nan -10 ° C pou rive nan 0 ° C
Q absòbe = mc ∆T
Q absòbe = (0.2 kg) (2100 J/Kg C o ) (0 ° C – (-10 ° C))
Q absòbe = (0.2 kg) (2100 J/Kg C o ) (10 ° C)
Q absòbe = 4,200 Joule
Q absòbe = 4.2 kJ
Chalè ki nesesè pou fonn 0.2 kg glas (chalè ki nesesè pou transfòme tout glas an dlo)
Q fizyon = m L F
Q fizyon = (0.2 kg) (334 x 10 3 J/Kg)
Q fizyon = 66.8 x 10³ Joule
Q fizyon = 66.8 kJ
Baze sou kalkil ki anwo yo, rezilta yo se:
Liberasyon Q = 150.48 kJ
Q absòbe = 4.2 kJ
Q fizyon = 66.8 kJ
Lè te cho a te degaje 150.48 kJ chalè, tanperati te cho a te chanje soti nan 90 oC pou rive nan 0 oC . Yo te itilize yon pati nan chalè ki te degaje a (anviwon 4.2 kJ) pou ogmante tanperati glas la soti nan -10 oC pou rive nan 0 oC.
150.48 kJ – 4.2 kJ = 146.28 kJ. Chalè ki rete a = 146.28 kJ.
Chalè ki nesesè pou fonn tout glas la an dlo se sèlman 66.8 kJ. 146.28 kJ – 66.8 kJ = 79.48 kJ. Li te tounen soti ke depase a te 79.48 kJ. Te cho pa lage tout chalè a jiskaske tanperati a desann a 0 o C. Konklizyon: tanperati melanj final la dwe pi gran pase 0 o C.
Dezyèm etap: Detèmine tanperati final la (T)
Chalè ki nesesè pou ogmante tanperati glas la soti nan -10 ° C pou rive nan 0 ° C = 4200 Joules
Chalè a te oblije fonn tout glas la an dlo, sa vle di chalè laten = 66,800 Joules.
Chalè a te oblije ogmante tanperati dlo a (dlo ki soti nan tout fizyon glas la) soti nan 0 o C pou rive nan T = (mas glas) (chalè dlo) (T – 0 o C) = (0.2 kg) (4180 J/kg C o )(T) = (836 T) J/C o
Chalè te cho a degaje pou bese tanperati a soti nan 90 oC pou rive nan T = (mas dlo cho a) (kalite chalè dlo a) (90 oC – T) = (0.4 kg) (4180 J/kg C o ) (90 oC – T) = 1672 J/C o (90 oC – T) = 150,480 J – (1672 T) J/C o
4200 J + 66,800 J + (836 T) J/C₂O = 150,480 J – (1672 T) J/ C₂O
71,000 J + (836 T) J/C₂O = 150,480 J – (1672 T) J/ C₂O
(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
Tanperati final = 31.7 ° C
