შავი პრინციპი

შავკანიანთა პრინციპების გაგება

თუ ცხელ და ცივ წყალს ღია ჭურჭელში (მაგალითად, ვედროში) შევურიოთ, მაშინ სითბო ცხელი წყლიდან ცივ წყალზე გადაიცემა. რადგან ჭურჭელი ღიაა, სითბოს ნაწილი აორთქლდება. სითბო ჰაერში გადადის. კონტეინერიც თბება. ცხელი წყლის მიერ გამოყოფილი სითბო არა მხოლოდ ცივი წყალი შთანთქავს, არამედ ჰაერიც და კონტეინერიც. ამ შემთხვევაში, ვედრო არაიზოლირებული სისტემაა.

თუ დახურულ თერმოსში ცხელ და ცივ წყალს შევურიებთ, ეს მოხდება სითბოს გადაცემა ცხელი წყლიდან ცივ წყალზე. თერმოსი არის იზოლირებული სისტემა ამგვარად, სითბო არც ჰაერს და არც თერმოსს არ გადაეცემა. ცხელი წყლით გამოყოფილი სითბო ცივი წყლით მხოლოდ მანამ შეიწოვება, სანამ ცხელი და ცივი წყლის ნარევი გარკვეულ ტემპერატურას არ მიაღწევს. თერმული წონასწორობა.

შავი პრინციპი აცხადებს, რომ იზოლირებულ დახურულ სისტემაში, მაღალი ტემპერატურის მქონე ობიექტის მიერ გამოყოფილი სითბო = დაბალი ტემპერატურის მქონე ობიექტის მიერ შთანთქმული სითბო.

ბლექის ძირითადი ფორმულა
Q_{ლეპას} = Q_{შთანთქმა}
აღწერა: Q_{ლეპას} = მაღალი ტემპერატურის მქონე ობიექტის მიერ გამოყოფილი სითბო, Q_{შთანთქმა} = დაბალი ტემპერატურის ობიექტების მიერ შთანთქმული სითბო.

ბლექის პრინციპის მაგალითის კითხვები

1. 1 კგ მასის და 100 გრადუსი ტემპერატურის მქონე ცხელი რკინის ნაჭერი ^oC მოთავსებულია 2 კგ მასის წყლით სავსე ჭურჭელში, რომლის ტემპერატურაა 20 გრადუსი. ^oგ. რა არის ნარევის საბოლოო ტემპერატურა? რკინის სპეციფიკური სითბოტევადობა = 450 ჯ/კგ C^o, წყლის სპეციფიკური სითბო = 4200 ჯ/კგ C^o.
დისკუსია:
დიკეტაჰუი :
მ რკინა = 1 კგ, ტ_besi = 100 ^oC, მ წყალი = 2 კგ, T_{საჰაერო} = 20 ^oC, c რკინა = 450 ჯ/კგ C^o, გ წყალი = 4200 ჯ/კგ გ^o.
იკითხა :
ტ მიქსი?
ჯავაბი :
რკინას წყალზე მაღალი ტემპერატურა აქვს, ამიტომ რკინა სითბოს გამოყოფს, წყალი კი სითბოს შთანთქავს.
(მ)(გ)(დელტა T) = (მ)(გ)(დელტა 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 ტონა
T = 213000 : 8850
T = 24 ^oC
სუჰუ ცხელი რკინისა და ცივი წყლის ნარევის საბოლოო ტემპერატურა, როდესაც ორივე თერმული წონასწორობის მდგომარეობაშია, არის 24 გრადუსი. ^oC.

2. 2015/2016 SMA/MA ფიზიკის ეროვნული გამოცდის კითხვა №20

75 გრამ წყალამდე 0°C ტემპერატურაზე^oC შერეულია 50 გრამ წყალთან ისე, რომ ნარევის ტემპერატურა იყოს 40 გრადუსი.^oC, მაშინ 50 გრამი წყლის საწყისი ტემპერატურაა…

ა^oC

ბ^oC

C. 110^oC

დ^oC

ე .80^oC

დისკუსია

ცნობილია, რომ:

წყლის მასა 1 (მ₁) = 75 გრამი

საწყისი წყლის ტემპერატურა 1 (T₁) = 0^oC

წყლის მასა 2 (მ₂) = 50 გრამი

ნარევის საბოლოო ტემპერატურა (T) = 40^oC

მასის ერთეულები იგივეა, ამიტომ გადაყვანა საჭირო არ არის.

ჰკითხა: საწყისი წყლის ტემპერატურა 2 (T₂)

პასუხი:

შავი პრინციპი აცხადებს, რომ იზოლირებულ დახურულ სისტემაში მაღალი ტემპერატურის მქონე ობიექტის მიერ გამოყოფილი სითბო იგივეა, რაც დაბალი ტემპერატურის მქონე ობიექტის მიერ შთანთქმული სითბო.

Q_{ლეპას} = Q_{შთანთქმა}

m₁ გ (ΔT₁) = მ₂ c (ΔT₂)

წყლის სპეციფიკური სითბო იგივეა, ამიტომ c განტოლებიდან ამოღებული.

m₁ (ΔT₁) = მ₂ (ΔT₂)

(75)(40 – 0) = (50)(T₂ - 40)

(75)(40) = (50)(T₂ - 40)

3000 = 50 ტონა₂ - 2000

3000 + 2000 = 50 ტონა₂

5000 = 50 ტონა₂

T₂ = 100

სწორი პასუხია D.

3. 2015/2016 წლების SMA/MA ფიზიკის ეროვნული გამოცდის კითხვა №20

200 გრამიანი ლითონი თბება 120 გრადუსამდე.^oშემდეგ C იხსნება 100 გრამ წყალში, რომლის ტემპერატურაა 30 გრადუსი.^oგ. ნარევის დაბალანსების შემდეგ, ტემპერატურა 60 გრადუსი ხდება.^oგ. თუ წყლის სპეციფიკური სითბოტევადობა 4200 ჯ.კგ-ია^{-1 ო}C^-1, მაშინ ლითონის სპეციფიკური სითბოტევადობაა…

ა. 10,5 ჯ.კგ^-1oC^-1

ბ. 105 ჯ.კგ^-1oC^-1

დაახლოებით 150 ჯ.კგ^-1oC^-1

დ. 1050 ჯ.კგ^-1oC^-1

E. 1500 ჯ.კგ^-1oC^-1

დისკუსია

მასის ერთეულების გრამებიდან კილოგრამებად გადაყვანა (ერთეულთა საერთაშორისო სისტემა)

ცნობილია, რომ:

ლითონის მასა (მ₁) = 200 გრამი = 0,2 კგ

ლითონის ტემპერატურა (T₁) = 120^oC

წყლის მასა (მ₂) = 100 გრამი = 0,1 კგ

წყლის ტემპერატურა (T₂) = 30^oC

ნარევის საბოლოო ტემპერატურა (T) = 60^oC

წყლის სპეციფიკური სითბო (c)₂) = 4200 ჯ.კგ^{-1 ო}C^-1

ჰკითხა: ლითონის სპეციფიკური სითბო (c)₁)

პასუხი:

Q_{ლეპას} = Q_{შთანთქმა}

m₁ c₁ (ΔT₁) = მ₂ c₂ (ΔT₂)

(0,2)(გ)₁(120 – 60) = (0,1) (4200) (60 – 30)

(0,2)(გ)₁)(60) = (0,1)(4200)(30)

ჰიტები: c₁ = 12600

c₁ = 12600/12

c₁ = 1050

სწორი პასუხია D.

4. 2018 წლის SMA/MA ეროვნული გამოცდის კითხვები

მდუღარე წყალი (100^oგ) 250 მლ ჩაასხით ქვაბში, რომელიც შეიცავს 400 მლ წყალს 35 გრადუსი ტემპერატურის.^oგ. თერმული წონასწორობის დამყარების შემდეგ, ნარევის ტემპერატურაა… (წყლის სპეციფიკური სითბო 1,0 კალ.გრ^-1.^oC^-1)

დისკუსია

ცნობილია:

ცხელი წყლის ტემპერატურა = 100 ^oC

ცხელი წყლის მოცულობა = 250 მლ = 0,25 ლიტრი = 0,25 დმ3³ = (0,25)(1000 სმ³) = 250 სმ³

ცივი წყლის ტემპერატურა = 35 ^oC

ცივი წყლის მოცულობა = 400 მლ = 0,4 ლიტრი = 0,4 დმ3³ = (0,4)(1000 სმ³) = 400 სმ³

წყლის სპეციფიკური სითბო = 1,0 კალ.გრ^-1.^oC^-1

წყლის სიმკვრივე = 1 გ/სმ³

ჰკითხა: ნარევის ტემპერატურა

პასუხი:

გამოთვალეთ ცხელი და ცივი წყლის მასა სიმკვრივის ფორმულის გამოყენებით:

მ = ρ V

m = მასა, ρ = სიმკვრივე, V = მოცულობა

ცხელი წყლის მასა: m = ρ V = (1 გ/სმ³)(250 სმ³) = 250 გრამი

ცივი წყლის მასა: m = ρ V = (1 გ/სმ³)(400 სმ³) = 400 გრამი

გამოთვალეთ ნარევის ტემპერატურა ბლექის ძირითადი ფორმულის გამოყენებით:

ცივი წყლის მიერ შთანთქმული სითბო = ცხელი წყლის მიერ გამოყოფილი სითბო

მკ ΔT = mc ΔT

სპეციფიკური სითბო იგივეა, ამიტომ ის განტოლებიდან ამოღებულია.

m ΔT = მ ΔT

(400)(T-35) = (250)(100-T)

400T – 14000 = 25000 – 250T

400T + 250T = 25000 + 14000

650T = 39000

T = 39000 / 650

T = 60 ^oC