흑인 원칙 이해하기
만약 뚜껑이 없는 용기(예를 들어 양동이)에 뜨거운 물과 차가운 물을 섞으면, 뜨거운 물에서 차가운 물로 열이 이동합니다. 용기가 열려 있기 때문에 열의 일부는 공기로 전달됩니다. 따라서 용기 자체도 따뜻해집니다. 뜨거운 물에서 방출된 열은 차가운 물뿐만 아니라 공기와 용기에도 흡수됩니다. 이 경우 양동이는 비단열 시스템입니다.
밀폐된 보온병에 뜨거운 물과 차가운 물을 섞으면 뜨거운 물에서 차가운 물로 열이 전달됩니다 . 보온병은 고립계 이므로 공기나 보온병 자체로는 열이 전달되지 않습니다. 뜨거운 물에서 방출된 열은 차가운 물에 흡수되어 혼합물이 열평형 상태에 도달할 때까지 계속됩니다.
블랙의 원리는 고립된 닫힌 계에서 고온 물체가 방출하는 열량과 저온 물체가 흡수하는 열량이 같다는 것을 나타냅니다.
블랙의 기본 공식
Q레파스 Q =흡수하다
설명: Q레파스 = 고온 물체가 방출하는 열량, Q흡수하다 = 저온 물체가 흡수하는 열.
블랙의 원리 예시 문제
1. 질량이 1kg이고 온도가 100도인 뜨거운 쇠 조각 o질량 2kg, 온도 20℃의 물이 담긴 용기에 물질 C를 넣었다. oC. 혼합물의 최종 온도는 얼마입니까? 철의 비열은 450 J/kg°C입니다.o물의 비열은 4200 J/kg°C입니다.o.
논의 :
알려져 있다 :
m 철 = 1kg, T베시 = 100 oC, m 물 = 2kg, T공기 = 20 o철의 열전도율(C) = 450 J/kg Co물의 열전도율(c) = 4200 J/kg Co.
질문했습니다 :
티믹스?
자와브 :
철은 물보다 온도가 높으므로 철은 열을 방출하고 물은 열을 흡수합니다.
(m)(c)(델타 T) = (m)(c)(델타 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 T
T = 213000 : 8850
티 = 24 oC
수후 뜨거운 철과 찬물이 열평형 상태에 있을 때의 최종 온도는 24℃입니다. oC.
2. 2015/2016 SMA/MA 물리 국가고시 문제 20번
0 ℃ 의 물 75g을 물 50g과 섞어 혼합물의 온도가 40℃가 되도록 하였습니다 . 그렇다면 처음 50g의 물의 온도는 얼마였을까요?
A. 125 ° C
B. 120 도 C
섭씨 110 도
D. 100 ° C
섭씨 80 도
논의
알려진 바에 따르면:
물 1의 질량 (m 1 ) = 75그램
물 1의 초기 온도(T1 ) = 0 ° C
물 2의 질량 (m 2 ) = 50그램
혼합물의 최종 온도(T) = 40 ° C
질량 단위가 동일하므로 변환이 필요하지 않습니다.
구하는 값: 물 2의 초기 온도( T2 )
답변 :
블랙의 원리는 고립된 밀폐계에서 고온 물체가 방출하는 열은 저온 물체가 흡수하는 열과 같다는 것을 나타냅니다.
방출된 Q = 흡수된 Q
m 1 c ( Δ T 1 ) = m 2 c ( Δ T 2 )
물의 비열은 동일하므로 방정식에서 c가 제거됩니다.
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 T 2 – 2000
3000 + 2000 = 50 T 2
5000 = 50 T 2
T2 = 100
정답은 D입니다.
3. 2015/2016 SMA/MA 물리 국가고시 문제 20번
200g의 금속을 120 ° C로 가열한 후 30 ° C 의 물 100g에 넣었습니다. 평형 상태에 도달한 후 혼합물의 온도는 60 ° C가 되었습니다 . 물의 비열이 4200 J· kg⁻¹·° C⁻¹ 일 때 , 금속의 비열은 얼마입니까?
A. 10,5 J· kg⁻¹ ° C⁻¹
B. 105 J.kg -1o C -1
C. 150 J.kg -1o C -1
D. 1050 J.kg -1o C -1
E. 1500 J.kg -1o C -1
논의
질량 단위를 그램에서 킬로그램으로 변환 (국제 단위계)
알려진 바에 따르면:
금속 질량(m₁ ) = 200그램 = 0,2kg
금속 온도(T1 ) = 120 ° C
물의 질량(m² ) = 100그램 = 0,1kg
물 온도(T2 ) = 30 ° C
혼합물의 최종 온도(T) = 60 ° C
물의 비열(c₂ ) = 4200 J· kg⁻¹· ° C⁻¹
질문: 금속의 비열(c 1 )
답변 :
방출된 Q = 흡수된 Q
m1 c1 (ΔT1) = m2 c2 (ΔT2)
(0,2)(c 1 )(120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)
(0,2)(c 1 )(60) = (0,1)(4200)(30)
12 c 1 = 12600
c 1 = 12600 / 12
c 1 = 1050
정답은 D입니다.
4. 2018년 UN SMA/MA 시험 문제
35 ° C의 물 400ml가 담긴 냄비에 끓는 물(100 ° C) 250ml를 부었다. 열평형이 이루어진 후 혼합물의 온도는 얼마인가? (물의 비열은 1,0 cal·g⁻¹ · ° C⁻¹ 이다 . )
논의
알려진 바에 따르면:
온수 온도 = 100 ° C
뜨거운 물의 부피 = 250 ml = 0,25 리터 = 0,25 dm³ = (0,25)(1000 cm³ ) = 250 cm³
찬물 온도 = 35 ° C
찬물의 부피 = 400 ml = 0,4 리터 = 0,4 dm³ = (0,4)(1000 cm³ ) = 400 cm³
물의 비열 = 1,0 cal · g⁻¹ · ° C⁻¹
물의 밀도 = 1g/ cm³
질문: 혼합물의 온도
자와브:
밀도 공식을 이용하여 뜨거운 물과 차가운 물의 질량을 계산하세요.
m = ρ V
m = 질량, ρ = 밀도, V = 부피
뜨거운 물의 질량: m = ρV = ( 1g/cm³ ) (250cm³ ) = 250g
찬물의 질량: m = ρV = ( 1g/cm³ ) (400cm³ ) = 400g
블랙의 원리 공식을 이용하여 혼합물의 온도를 계산하십시오.
찬물이 흡수하는 열량 = 뜨거운 물이 방출하는 열량
mc Δ T = mc Δ T
비열이 같으므로 방정식에서 제외됩니다.
m Δ T = m Δ T
(400)(T-35) = (250)(100-T)
400T – 14000 = 25000 – 250T
400T + 250T = 25000 + 14000
650T = 39000
T = 39000 / 650
T = 60 ° C
