កំដៅ និងការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល - បញ្ហា និងដំណោះស្រាយ

កំដៅ និងការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល - បញ្ហា និងដំណោះស្រាយ

១. ដោយផ្អែកលើក្រាហ្វ តើ កំដៅ ប៉ុន្មាន ដែលស្រូបយកដោយទឹក 5 គីឡូក្រាមក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ CD? កំដៅជាក់លាក់ នៃទឹក = 4,200 J/kg ^o C។

ស្គាល់៖

ម៉ាស់ (ម.ម) = 5 គីឡូក្រាម

កំដៅជាក់លាក់នៃទឹក (គ) = 4200 J/kg ^o C

សីតុណ្ហភាពដំបូង (T1 ₎ = 0 ^° C

សីតុណ្ហភាពចុងក្រោយ (T2 ₎ = 10 ^o C

ការប្រែប្រួលសីតុណ្ហភាព (ΔT) = 10 ^o C – 0 ^o C = 10 ^o C

ចង់បាន៖ កម្ដៅ (Q)

ដំណោះស្រាយ៖

Q = mc ΔT = (5 គីឡូក្រាម)(4200 J/គីឡូក្រាម ^o C)(10 ^o C) = (5)(4200 J)(10) = (50)(4200 J) = 210,000 Joules

2. តើកំដៅដែលស្រូបយកដោយទឹកកក 20 ក្រាមក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ AC ជាអ្វី ប្រសិនបើកំដៅជាក់លាក់នៃទឹកកកគឺ 2100 J/kg ^o C ហើយកំដៅនៃការលាយសម្រាប់ទឹកកកគឺ 336,000 J/kg។

ស្គាល់៖

ម៉ាស់ទឹកកក (ម៉ែត្រ) = 200 ក្រាម = 200/1000 គីឡូក្រាម = 0.2 គីឡូក្រាម

កំដៅជាក់លាក់ (គ) = 2100 J/kg ^o C

កំដៅនៃការលាយសម្រាប់ទឹកកក (L₂F ₎ = 336,000 J/kg

ចង់បាន៖ កំដៅដែលស្រូបយកដោយទឹកកកក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ AC

ដំណោះស្រាយ៖

កំឡុងពេលដំណើរការ AB កំដៅត្រូវបានស្រូបយកដោយទឹកកកដើម្បីផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពរបស់វាពី -10 ^{អង្សា} សេ ទៅ 0 ^{អង្សា} សេ។

Q = mc ΔT

Q = កំដៅ, m = ម៉ាស់ទឹកកក, c = កំដៅជាក់លាក់នៃទឹកកក, ΔT = ការប្រែប្រួលសីតុណ្ហភាព

Q ₁ = mc ΔT = (0.2)(2100)(0-(-10) = (0.2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 ជូល

ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ BC កំដៅត្រូវបានស្រូបយកដើម្បីរលាយទឹកកកទាំងអស់ទៅជាទឹក។ នៅក្នុងដំណើរការនេះគ្រាន់តែផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលប៉ុណ្ណោះ ហើយមិនមានការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពទេ។ សីតុណ្ហភាពទឹកកក និងទឹកនៅតែ 0 ^{អង្សា} សេ។

កំដៅដែលស្រូបយកក្នុងដំណើរការ BC៖

Q ₂ = m L _F = (0.2 គីឡូក្រាម) (336,000 J/គីឡូក្រាម) = 67,200 Joules

កំដៅដែលស្រូបយកក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ AC៖

Q = Q ₁ + Q ₂ = 4200 ជូល + 67,200 ជូល = 71,400 ជូល

៣. ទឹក 2 គីឡូក្រាមត្រូវបានកំដៅ ហើយកំដៅនៃការហួតសម្រាប់ទឹក = 2.27 x 106 ^J /kg កំដៅជាក់លាក់សម្រាប់ទឹក = 4,200 J/kg ^o C និងសម្ពាធបរិយាកាសគឺ 1 atm តើកំដៅដែលទឹកស្រូបយកក្នុងដំណើរការ BC ជាអ្វី?

ស្គាល់៖

ម៉ាស់ (ម.ម) = 2 គីឡូក្រាម

កំដៅនៃការហួតសម្រាប់ទឹក (L _V ) = 2.27 x 106 ^J /kg

កំដៅជាក់លាក់សម្រាប់ទឹក (គ) = 4,200 J/kg ^o C

ចង់បាន៖ កំដៅត្រូវបានស្រូបយកក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ BC។

ដំណោះស្រាយ៖

នៅក្នុងដំណើរការ AB កំដៅត្រូវបានស្រូបយកដើម្បីបង្កើនសីតុណ្ហភាពទឹកពី 60 ^{អង្សា} សេ ដល់ 100 ^{អង្សា} សេ។

Q = m L _V = (2 គីឡូក្រាម) (2.27 x 106 ^J /គីឡូក្រាម) = 4.54 x 106 ^ជូ ល = 4540 x ¹⁰³ ជូល = 4540 គីឡូជូល

៤. ដោយផ្អែកលើរូបភាពខាងក្រោម ប្រសិនបើម៉ាស់ទឹកកកមាន 500 ក្រាម កំដៅជាក់លាក់គឺ 2100 J/kg ^o C ហើយកំដៅមិនទាន់រលាយនៃការរលាយទឹកកកគឺ 336,000 J/kg។ ចូរកំណត់កំដៅដែលត្រូវការក្នុងដំណើរការ P–Q–R។

ស្គាល់៖

ម៉ាស់ទឹកកក (ម៉ែត្រ) = 500 ក្រាម = 500/1000 គីឡូក្រាម = 0.5 គីឡូក្រាម

កំដៅជាក់លាក់សម្រាប់ទឹកកក (គ) = 2100 J/kg ^o C

កំដៅមិនទាន់ រលាយនៃល្បាយ (L₂F ₎ = 336,000 J/kg

ចង់បាន៖ កំដៅ

ដំណោះស្រាយ៖

ដំណើរការ PQ = កំដៅដែលស្រូបយកដើម្បីបង្កើនសីតុណ្ហភាពទឹកកកពី -៤ ^{អង្សា} សេ ដល់ ០ ^{អង្សា} សេ

ដំណើរការ QR = កំដៅដែលស្រូបយកដោយទឹកកកដើម្បីរលាយទឹកកកទាំងអស់ទៅជាទឹក។

កំដៅដែលស្រូបយកក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ PQ ត្រូវបានគណនាដោយប្រើសមីការ៖

Q = mc ΔT

Q = កំដៅ, m = ម៉ាស, c = កំដៅជាក់លាក់នៃទឹកកក, ΔT = ការប្រែប្រួលសីតុណ្ហភាព

ទឹកកកស្រូបយកកំដៅក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ PQ ត្រូវបានគណនាដោយប្រើសមីការនេះ៖

Q = (0.5 គីឡូក្រាម)(2100 J/kg ^o C)(0 ^o C-(-4 ^o C))

Q = (0.5 គីឡូក្រាម)(2100 J/kg ^o C)(0 ^o C + 4 ^o C)

Q = (0.5 គីឡូក្រាម) (2100 J/kg ^o C) (4 ^o C)

Q = (0.5)(2100 J)(4)

Q = 4200 ជូល

កំដៅដែលស្រូបយកក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ QR ត្រូវបានគណនាដោយប្រើសមីការនេះ៖

Q = m L _F

Q = (0.5 គីឡូក្រាម) (336,000 J/គីឡូក្រាម)

Q = (0.5)(336,000 ជូល)

Q = 168,000 ជូល

កំដៅសរុប៖

Q = ៤២០០ ជូល + ១៦៨,០០០ ជូល

Q = 172,200 ជូល

Q = 172.2 គីឡូជូល

Q = 172.2 kJ

៥. ទឹកកកដែលមានម៉ាស់ ៥០ ក្រាម ដែលត្រូវបានកំដៅពី -៥ ^{អង្សា} សេ ចូលទៅក្នុងទឹកនៅសីតុណ្ហភាព ៦០ ^{អង្សា} សេ។ ប្រសិនបើកំដៅរលាយសម្រាប់ទឹកកកគឺ ៨០ កាឡូរី/ក្រាម កំដៅជាក់លាក់សម្រាប់ទឹកកកគឺ ០.៥ កាឡូរី/ក្រាម ០ ^{អង្សាសេ} កំដៅជាក់លាក់សម្រាប់ទឹកគឺ ១ កាឡូរី/ក្រាម ^{០ អង្សា} សេ ចូរកំណត់កំដៅដែលត្រូវការក្នុងដំណើរការ CD។

ស្គាល់៖

ម៉ាស់ទឹកកក = ម៉ាស់ទឹក (ម៉ែត្រ) = 50 ក្រាម

កំដៅមិនទាន់ឃើញច្បាស់នៃការលាយសម្រាប់ទឹកកក (L₂F ₎ = 80 កាឡូរី/ក្រាម

កំដៅជាក់លាក់សម្រាប់ទឹកកក (c ice) = 0.5 កាឡូរី/ក្រាម ^o C

កំដៅជាក់លាក់សម្រាប់ទឹក (c ទឹក) = 1 កាឡូរី/ក្រាម ^o C

ត្រូវការ៖ កំដៅដែលត្រូវការក្នុងដំណើរការស៊ីឌី

ដំណោះស្រាយ៖

នៅក្នុងដំណើរការ A ដល់ B កំដៅត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើនសីតុណ្ហភាពទឹកកកពី -5 ^oC ដល់ 0 ^oC ។ កំដៅត្រូវបានគណនាដោយប្រើសមីការនេះ៖ Q = mc ΔT ដែល Q = កំដៅ m = ម៉ាស់ទឹកកក c = កំដៅជាក់លាក់សម្រាប់ទឹកកក ΔT = ការប្រែប្រួលសីតុណ្ហភាពពី -5 ^oC ដល់ 0 ^oC ។

នៅក្នុងដំណើរការ B ដល់ C កំដៅត្រូវបានប្រើដើម្បីរលាយទឹកកកទាំងអស់ទៅជាទឹក។ នៅក្នុងដំណើរការនេះ សីតុណ្ហភាពមិនត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរទេ។ កំដៅត្រូវបានគណនាដោយប្រើសមីការនេះ៖ Q = m L _F ដែល Q = កំដៅ m = ម៉ាស់ទឹកកក L _F = កំដៅមិនទាន់រលាយនៃការរលាយទឹកកក។

នៅក្នុងដំណើរការ C ដល់ D កំដៅត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើនសីតុណ្ហភាពទឹកពី 0 ^oC ដល់ 60 ^oC ។ កំដៅត្រូវបានគណនាដោយប្រើសមីការនេះ៖ Q = mc ΔT ដែល Q = កំដៅ m = ម៉ាស់ទឹក c = កំដៅជាក់លាក់នៃទឹក ΔT = ការប្រែប្រួលសីតុណ្ហភាពពី 0 ^oC ដល់ 60 ^oC ។

កំដៅដែលត្រូវការពីដំណើរការ C ដល់ D៖

Q = mc ΔT = (50 ក្រាម)(1 កាឡូរី/ក្រាម ^o C)(60 ^o C-0 ^o C) = (50)(1)(60) កាឡូរី = 3000 កាឡូរី

៦. ប្រសិនបើម៉ាស់ទឹកកកមាន 1 គីឡូក្រាម កំដៅជាក់លាក់នៃទឹកកកគឺ 2100 J/kg ^° C កំដៅមិនទាន់រលាយនៃទឹកកកគឺ 336,000 J/kg°C និងកំដៅជាក់លាក់នៃទឹកគឺ 4200 J/kg ^° C បន្ទាប់មកកំណត់កំដៅដែលត្រូវការក្នុងដំណើរការ PQR។

ស្គាល់៖

ម៉ាសទឹកកក = 1 គីឡូក្រាម

កំដៅមិនទាន់ឃើញច្បាស់នៃការរលាយទឹកកក (L₂F ₎ = 336,000 J/kg

កំដៅជាក់លាក់នៃទឹកកក (c ice) = 2,100 J/kg ^o C

កំដៅជាក់លាក់នៃទឹក (c ទឹក) = 4,200 J/kg ^o C

ត្រូវការ៖ កំដៅដែលត្រូវការក្នុងដំណើរការ PQR

ដំណោះស្រាយ៖

នៅក្នុងដំណើរការពី P ដល់ Q កំដៅត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើនសីតុណ្ហភាពទឹកកកពី -5 ^oC ដល់ 0 ^oC ។ កំដៅត្រូវបានគណនាដោយប្រើសមីការនេះ៖ Q = mc ΔT ដែល Q = កំដៅ , m = ម៉ាស់ ទឹកកក , c = កំដៅជាក់លាក់នៃទឹកកក, ΔT = ការប្រែប្រួលសីតុណ្ហភាពពី -5 ^oC ដល់ 0 ^oC ។

កំដៅដែលត្រូវការក្នុងដំណើរការ P ដល់ Q:

Q = mc ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 ជូល

នៅក្នុងដំណើរការ Q ដល់ R កំដៅដែលត្រូវការដើម្បីរលាយទឹកកកទាំងអស់ទៅជាទឹក។ នៅក្នុងដំណើរការនេះ សីតុណ្ហភាពមិនផ្លាស់ប្តូរទេ។ កំដៅត្រូវបានគណនាដោយប្រើសមីការនេះ៖ Q = m L _F ដែល Q = កំដៅ , m = ម៉ាស់ ទឹកកក , L _F = កំដៅមិនទាន់រលាយនៃការលាយទឹកកក ។

កំដៅដែលត្រូវការក្នុងដំណើរការ Q ដល់ R:

Q = m L _F = (1)(336,000) = 336,000 Joules

កំដៅសរុប៖

១០,៥០០ + ៣៣៦,០០០ = ៣៤៦,៥០០ ជូល

1. តើកំដៅមិនទាន់រលាយជាអ្វី?
   • ចម្លើយកំដៅមិនទាន់រលាយ គឺជាថាមពលកំដៅដែលត្រូវការដើម្បីផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលនៃសារធាតុដោយមិនផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពរបស់វា។ វាតំណាងឱ្យថាមពលដែលត្រូវការដើម្បីបំបែក ឬបង្កើតចំណងអន្តរម៉ូលេគុលក្នុងអំឡុងពេលផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល។
2. ហេតុអ្វីបានជាសីតុណ្ហភាពនៅតែថេរក្នុងអំឡុងពេលផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល?
   • ចម្លើយក្នុងអំឡុងពេលនៃការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល ថាមពលកំដៅទាំងអស់ដែលផ្តល់ ឬដកចេញត្រូវបានប្រើដើម្បីផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលរបស់សារធាតុ។ ថាមពលនេះត្រូវបានប្រើដើម្បីបំបែក ឬបង្កើតចំណងអន្តរម៉ូលេគុល មិនមែនដើម្បីបង្កើនថាមពលចលនា ឬសីតុណ្ហភាពរបស់សារធាតុនោះទេ។
3. តើអ្វីជាភាពខុសគ្នារវាងកំដៅមិនទាន់រលាយនៃការរលាយ និងកំដៅមិនទាន់រលាយនៃការហួត?
   • ចម្លើយកំដៅមិនទាន់រលាយនៃការរលាយសំដៅទៅលើថាមពលកំដៅដែលត្រូវការដើម្បីផ្លាស់ប្តូរសារធាតុពីរឹងទៅជារាវ (ឬច្រាសមកវិញ) នៅចំណុចរលាយរបស់វា។ កំដៅមិនទាន់រលាយនៃការហួតសំដៅទៅលើថាមពលកំដៅដែលត្រូវការដើម្បីផ្លាស់ប្តូរសារធាតុពីរាវទៅជាឧស្ម័ន (ឬច្រាសមកវិញ) នៅចំណុចពុះរបស់វា។
4. ហេតុអ្វីបានជាយើងមានអារម្មណ៍ត្រជាក់នៅពេលយើងចេញពីអាងហែលទឹកនៅថ្ងៃដែលមានខ្យល់បក់ខ្លាំង ទោះបីជាសីតុណ្ហភាពខ្យល់ក្តៅក៏ដោយ?
   • ចម្លើយនៅពេលដែលទឹកហួតចេញពីស្បែករបស់យើង វាឆ្លងកាត់ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលពីរាវទៅជាចំហាយទឹក។ ដំណើរការនេះត្រូវការថាមពល ដែលត្រូវបានយកចេញពីស្បែករបស់យើងក្នុងទម្រង់ជាកំដៅ ដែលបណ្តាលឱ្យស្បែករបស់យើងមានអារម្មណ៍ត្រជាក់ជាង។
5. ហេតុអ្វីបានជាចំហាយទឹកនៅសីតុណ្ហភាព 100°C មានគ្រោះថ្នាក់ជាងទឹកពុះនៅសីតុណ្ហភាព 100°C?
   • ចម្លើយចំហាយទឹកមានថាមពលច្រើនជាងទឹកពុះ ពីព្រោះវាបានស្រូបយកកំដៅមិនទាន់ឃើញច្បាស់នៃការហួតក្នុងអំឡុងពេលផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលពីទឹកទៅជាចំហាយទឹក។ នៅពេលដែលចំហាយទឹករួមតូចលើស្បែក វាបញ្ចេញថាមពលបន្ថែមនេះ ដែលបណ្តាលឱ្យរលាកធ្ងន់ធ្ងរជាងទឹកពុះ។
6. តើការបន្ថែមអំបិលទៅក្នុងទឹកកកបន្ថយចំណុចរលាយរបស់វាដោយរបៀបណា?
   • ចម្លើយការបន្ថែមអំបិលរំខានដល់តុល្យភាពរវាងការរលាយ និងការកកនៃល្បាយទឹកកក-ទឹក។ នេះបណ្តាលឱ្យទឹកកករលាយកាន់តែច្រើននៅសីតុណ្ហភាពទាបជាងធម្មតា ដែលបន្ថយចំណុចកកនៃល្បាយនេះយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព។
7. ហេតុអ្វីបានជាការបែកញើសជួយឲ្យរាងកាយត្រជាក់នៅថ្ងៃក្តៅ?
   • ចម្លើយញើស នៅពេលហួតចេញពីស្បែក នឹងឆ្លងកាត់ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលពីរាវទៅជាឧស្ម័ន។ ដំណើរការហួតនេះត្រូវការថាមពល ដែលត្រូវបានយកចេញពីស្បែក ដូច្នេះវាធ្វើឱ្យវាត្រជាក់។
8. តើ sublimation នៅក្នុងបរិបទនៃការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលគឺជាអ្វី?
   • ចម្លើយសូលីម៉ាត គឺជាការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលដោយផ្ទាល់ពីរឹងទៅជាឧស្ម័នដោយមិនឆ្លងកាត់ដំណាក់កាលរាវ។ ឧទាហរណ៍ទូទៅមួយគឺទឹកកកស្ងួត (កាបូនឌីអុកស៊ីតរឹង) ដែលផ្លាស់ប្តូរដោយផ្ទាល់ទៅជាឧស្ម័នកាបូនឌីអុកស៊ីត។
9. ហេតុអ្វីបានជាត្រូវការថាមពលកំដៅដើម្បីរលាយទឹកកក ទោះបីជាសីតុណ្ហភាពនៅតែ ០អង្សាសេក៏ដោយ?
   • ចម្លើយថាមពលកំដៅត្រូវបានប្រើដើម្បីបំបែកចំណងអន្តរម៉ូលេគុលដែលចងទឹកកកនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធរឹងរបស់វា។ នៅពេលដែលចំណងទាំងនេះត្រូវបានបំបែក ទឹកកកនឹងផ្លាស់ប្តូរទៅជាដំណាក់កាលរាវ ទោះបីជាមិនមានការផ្លាស់ប្តូរសីតុណ្ហភាពក៏ដោយ។
10. តើសម្ពាធប៉ះពាល់ដល់ចំណុចពុះនៃសារធាតុរាវយ៉ាងដូចម្តេច?

• ចម្លើយជាទូទៅ ការបង្កើនសម្ពាធខាងក្រៅធ្វើឱ្យចំណុចពុះនៃអង្គធាតុរាវកើនឡើង ខណៈពេលដែលការបន្ថយសម្ពាធធ្វើឱ្យចំណុចពុះថយចុះ។ នេះជាមូលហេតុដែលទឹកពុះនៅសីតុណ្ហភាពទាបជាង 100°C នៅរយៈកម្ពស់ខ្ពស់ ដែលសម្ពាធបរិយាកាសទាបជាង។