შავი პრინციპი - პრობლემები და გადაწყვეტილებები
1. 200 გრამი 30°C ტემპერატურის წყალი შერეულია 100 გრამ 90°C ტემპერატურის წყალთან. წყლის სპეციფიკური სითბო = 1 კალ.გრამი −1 °C −1 . განსაზღვრეთ ნარევის საბოლოო ტემპერატურა!
ცნობილი:
წყლის მასა 2 (მ 1 ) = 200 გრამი
წყლის ტემპერატურა 1 (T 1 ) = 30 o C
წყლის მასა 2 (მ 2 ) = 100 გრამი
წყლის ტემპერატურა 2 (T 2 ) = 90 o C
წყლის სპეციფიკური სითბოტევადობა (c) = 1 კალ.გრამი −1 °C −1
სასურველი: საბოლოო ტემპერატურა
გამოსავალი:
უფრო ცივი წყლის მიერ გამოყოფილი სითბო ( Q2 ) = უფრო ცივი წყლის მიერ შთანთქმული სითბო ( Q1 )
მ 2 ც (ΔT) = მ 1 ც (ΔT)
(100)(1)(90 – T) = (200)(1)(T – 30)
(100)(90 – T) = (200)(T – 30)
9000 – 100T = 200T – 6000
9000 + 6000 = 200T + 100T
15000 = 300T
T = 15000/300
ტემპერატურა = 50 ° C
2. 60 გრამი 90 ° C ტემპერატურაზე შერეული 40 გრამ წყალთან 25 ° C ტემპერატურაზე. რა არის ნარევის საბოლოო ტემპერატურა. წყლის სპეციფიკური სითბოტევადობა = 1 კალ.გ -1 . ° C -1.
ცნობილი:
წყლის მასა 1 (მ 1 ) = 60 გრამი
წყლის ტემპერატურა 1 (T 1 ) = 90 o C
წყლის მასა 2 (მ 2 ) = 40 გრამი
წყლის ტემპერატურა 2 (T 2 ) = 25 o C
წყლის სპეციფიკური სითბოტევადობა (c) = 1 კალ.გ -1 . o C -1
სასურველი: საბოლოო ტემპერატურა
გამოსავალი:
უფრო ცივი წყლის მიერ გამოყოფილი სითბო (Q2 ) = უფრო ცივი წყლის მიერ შთანთქმული სითბო ( Q1 )
მ 1 ც (ΔT) = მ 2 ც (ΔT)
(60)(1)(90 – T) = (40)(1)(T – 25)
(60)(90 – T) = (40)(T – 25)
5400 – 60T = 40T – 1000
5400 + 1000 = 40T + 60T
6400 = 100T
T = 6400/100
ტემპერატურა = 64 ° C
3. 0 ° C ტემპერატურაზე M-გრამი ყინული მოთავსებულია 340 გრამ წყალში, რომლის ტემპერატურა 20 ° C-ია და მოთავსებულია სპეციალურ ჭურჭელში. დნობის ფარული სითბო (L ყინული ) = 80 კალ გ -1 , წყლის სპეციფიკური სითბო (c წყალი ) = 1 კალ გ -1 o C -1 . მთელი ყინული დნება და თერმული წონასწორობა = 5 ° C. იპოვეთ ყინულის მასა.
ცნობილი:
წყლის მასა (მ²) = 340 გრამი
ყინულის ტემპერატურა (T ყინული ) = 0 ° C
წყლის ტემპერატურა (T წყალი ) = 20 ° C
თერმული წონასწორობის ტემპერატურა (T) = 5 o C
ყინულის შერწყმის ფარული სითბო (L ყინული ) = 80 კალ გ -1
წყლის სპეციფიკური სითბო (c წყალი ) = 1 კალ გ -1 o C -1
სასურველი: ყინულის მასა (მ)
გამოსავალი:
წყლის მიერ გამოყოფილი სითბო (Q2 ) = ყინულის მიერ შთანთქმული სითბო ( Q1 )
მ წყალი c წყალი (ΔT) = მ ყინული L ყინული + მ ყინული c წყალი (ΔT)
(340)(1)(20-5) = M (80) + M (1)(5-0)
(340)(15) = 80 მილიონი + 5 მილიონი
5100 = 85 მილიონი
M = 5100/85
M = 60 გრამი
4. 100 ° C ტემპერატურის მქონე სპილენძი მოთავსებულია 128 გრამ წყალში, რომლის ტემპერატურა 30 ° C-ია. წყლის სპეციფიკური სითბოტევადობაა 1 კალ.გ -1 °C -1 , ხოლო სპილენძის - 0.1 კალ.გ -1 °C -1 . თუ თერმული წონასწორობის ტემპერატურა = 36 ° C, რა არის სპილენძის მასა?
ცნობილი:
სპილენძის ტემპერატურა (T1 ) = 100 ° C
სპილენძის სპეციფიკური სითბო (c 1 ) = 0.1 კალ.გ -1o C -1
წყლის მასა (მ² ) = 128 გრამი
წყლის ტემპერატურა (T2 ) = 30 ° C
წყლის სპეციფიკური სითბოტევადობა (c 2 ) = 1 კალ.გ -1o C -1
თერმული წონასწორობის ტემპერატურა (T) = 36 o C
სასურველი: სპილენძის მასა ( მ³ )
გამოსავალი:
Q სპილენძი = Q წყალი
მ 1 ც 1 ΔT = მ 2 ც 2 ΔT
(მ 1 )(0.1)(100-36) = (128)(1)(36-30)
(მ 1 )(0.1)(64) = (128)(1)(6)
(მ 1 )(6.4) = 768
მ 1 = 768 / 6.4
მ 1 = 120 გრამი
5. 3 კგ წონის ტყვია, რომლის სპეციფიკური სითბოა 1400 ჯ.კგ -1 C -1 80 ° C ტემპერატურაზე, მოთავსებულია 10 კგ-იან წყალში, რომლის სპეციფიკური სითბოა 4200 ჯ.კგ -1 C -1 . თერმული წონასწორობის ტემპერატურაა 20 ° C. რა არის წყლის საწყისი ტემპერატურა?
ცნობილი:
ტყვიის მასა (მ 1 ) = 3 კგ
ტყვიის სპეციფიკური სითბო (c 1 ) = 1400 ჯ.კგ -1 C -1
ტყვიის ტემპერატურა (T1 ) = 80 ° C
წყლის მასა (მ² ) = 10 კგ
წყლის სპეციფიკური სითბო (c 2 ) = 4200 ჯ.კგ -1 C -1
თერმული წონასწორობის ტემპერატურა (T) = 20 o C
სასურველი: წყლის საწყისი ტემპერატურა ( T2 )
გამოსავალი:
Q გამოთავისუფლება = Q შეწოვა
Q ტყვია = Q წყალი
მ 1 ც 1 ΔT = მ 2 ც 2 ΔT
(3)(1400)(80-20) = (10)(4200)(20-T)
(4200)(60) = (42,000)(20-T)
252,000 = 840,000 – 42,000 T
42,000 T = 840,000 – 252,000
42,000 T = 588,000
T = 588,000 / 42,000
T = 14
წყლის საწყისი ტემპერატურა 14 ° C- ია.
6. 75 გრამი წყალი 0 ° C ტემპერატურაზე შერეულია 50 გრამ წყალთან, ამიტომ ნარევის ტემპერატურა 40 ° C-ია. რა არის 50 გრამიანი წყლის საწყისი ტემპერატურა?
ცნობილი:
წყლის მასა 1 (მ 1 ) = 75 გრამი
წყლის საწყისი ტემპერატურა 1 (T 1 ) = 0 o C
წყლის მასა 2 (მ 2 ) = 50 გრამი
ნარევის ტემპერატურა (T) = 40 o C
სასურველი: წყლის საწყისი ტემპერატურა 2 ( T2 )
გამოსავალი:
უფრო ცივი წყლით გამოყოფილი სითბო (Q გამოყოფა ) = უფრო ცივი წყლით შთანთქმული სითბო (Q შთანთქმა )
მ 1 ც (ΔT 1 ) = მ 2 ც (ΔT 2 )
მ 1 (ΔT 1 ) = მ 2 (ΔT 2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T2 – 40)
(75)(40) = (50)(T2 – 40)
3000 = 50 T 2 – 2000
3000 + 2000 = 50 T2
5000 = 50 T2
T2 = 100 ° C
7. 200 გრამი ლითონი გაცხელებულია 120 ° C-მდე, შემდეგ მოთავსებულია 100 გრამ წყალში 30 ° C ტემპერატურაზე. ნარევის ტემპერატურა თერმული წონასწორობის დროს არის 60 ° C. თუ წყლის სპეციფიკური სითბოტევადობაა 4200 ჯ.კგ -1° C -1 , რა არის ლითონის სპეციფიკური სითბოტევადობა?
გამოსავალი:
მასის ერთეულების გრამებიდან კილოგრამებად გადაყვანა (საერთაშორისო ერთეულები)
ცნობილი:
ლითონის მასა (მ 1 ) = 200 გრამი = 0.2 კგ
ლითონის ტემპერატურა (T1 ) = 120 ° C
წყლის მასა (მ² ) = 100 გრამი = 0.1 კგ
წყლის ტემპერატურა (T2 ) = 30 ° C
ნარევის ტემპერატურა (T) = 60 o C
წყლის სპეციფიკური სითბოტევადობა (c 2 ) = 4200 ჯ.კგ -1 o C -1
სასურველი: ლითონის სპეციფიკური სითბოტევადობა ( c1 )
გამოსავალი:
Q გამოთავისუფლება = Q შეწოვა
მ 1 ც 1 (ΔT 1 ) = მ 2 ც 2 (ΔT 2 )
(0.2)(c 1 )(120 – 60) = (0.1)(4200)(60 – 30)
(0.2)(c 1 )(60) = (0.1)(4200)(30)
12 c 1 = 12600
გ 1 = 12600 / 12
გ 1 = 1050
1. კითხვა: ვინ იყო ჯოზეფ ბლეკი? პასუხი: ჯოზეფ ბლეკი იყო მე-18 საუკუნის შოტლანდიელი ექიმი და ქიმიკოსი, რომელიც ცნობილი იყო ფარული სითბოს, სპეციფიკური სითბოს და ნახშირორჟანგის აღმოჩენებით.
2. კითხვა: რა არის ფარული სითბო? პასუხი: ფარული სითბო არის ენერგიის რაოდენობა, რომელიც შეიწოვება ან გამოიყოფა ნივთიერების მიერ ფაზის ცვლილების დროს, როგორიცაა დნობა ან დუღილი, მისი ტემპერატურის შეცვლის გარეშე.
3. კითხვა: რით განსხვავდება ლატენტური სითბო მგრძნობიარე სითბოსგან? პასუხი: მიუხედავად იმისა, რომ მგრძნობიარე სითბო იწვევს ნივთიერების ტემპერატურის ცვლილებას ფაზის ცვლილების გარეშე, ლატენტური სითბო იწვევს ფაზის ცვლილებას ტემპერატურის ცვლილების გარეშე.
4. კითხვა: რა მნიშვნელობა ჰქონდა ბლექის მიერ ფარულ სითბოს შესახებ ჩატარებულ ექსპერიმენტებს თერმოდინამიკის შესწავლაში? პასუხი: ბლექის ნაშრომმა საფუძველი ჩაუყარა სითბური ენერგიისა და მისი შენახვის თეორიას, რამაც გზა გაუხსნა თერმოდინამიკისა და კალორიმეტრიის შემდგომ განვითარებას.
5. კითხვა: რატომ აქვთ 0°C ტემპერატურაზე ყინულს და 0°C ტემპერატურაზე წყალს სხვადასხვა რაოდენობის სითბური ენერგია? პასუხი: 0°C ტემპერატურაზე ყინულს წყლად გადაქცევისთვის დნობის ფარული სითბო უნდა შთანთქას. ამრიგად, 0°C ტემპერატურაზე წყალს იმავე ტემპერატურაზე მეტი სითბური ენერგია აქვს, ვიდრე ყინულს ამ შთანთქმული ლატენტური სითბოს გამო.
6. კითხვა: რა არის სპეციფიკური სითბო? პასუხი: სპეციფიკური სითბო არის სითბური ენერგიის რაოდენობა, რომელიც საჭიროა ნივთიერების ერთეული მასის ტემპერატურის ერთი გრადუსი ცელსიუსით ან კელვინით ასაწევად.
7. კითხვა: როგორ მიიყვანა ბლექის სპეციფიკურ სითბოტევადობაზე მუშაობამ ნივთიერებების სხვადასხვა სითბოტევადობის გაგებამდე? პასუხი: ბლექმა აღმოაჩინა, რომ სხვადასხვა ნივთიერების თანაბარ მასებს ტემპერატურის ერთი და იგივე ცვლილების მისაღწევად სითბოს სხვადასხვა რაოდენობა სჭირდებოდა. ამ დაკვირვებამ წარმოადგინა ნივთიერებების სპეციფიკური სითბოტევადობის კონცეფცია.
8. კითხვა: რატომ არის ლატენტური სითბოს კონცეფცია მნიშვნელოვანი ამინდის სისტემებში? პასუხი: ლატენტური სითბო მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ამინდის სისტემებში წყლის ფაზურ ცვლილებებში ჩართული ენერგიის გამო, როგორიცაა აორთქლება და კონდენსაცია. ეს ენერგიის გადაცემა გავლენას ახდენს ტემპერატურაზე, ღრუბლების წარმოქმნასა და ამინდის პირობებზე.
9. კითხვა: რა აპარატი გამოიყენა ჯოზეფ ბლეკმა თავის ექსპერიმენტებში სითბოს ცვლილების გასაზომად? პასუხი: ბლეკმა თავის ექსპერიმენტებში გამოიყენა მარტივი კალორიმეტრი, სითბოს ცვლილების საზომი ინსტრუმენტი, შთანთქმული ან გამოყოფილი სითბოს რაოდენობის დასადგენად.
10. კითხვა: როგორ შეუწყო ხელი ბლექის მიერ ნახშირორჟანგის (რომელსაც მან „ფიქსირებული ჰაერი“ უწოდა) აღმოჩენამ ქიმიას? პასუხი: ბლექის მიერ ნახშირორჟანგის, როგორც ატმოსფერული ჰაერისგან განსხვავებული აირის, იდენტიფიცირებამ გადამწყვეტი როლი ითამაშა აირების ქიმიის განვითარებაში და გზა გაუხსნა აირების მონაწილეობით მიმდინარე ქიმიური რეაქციების გაგებას.
