Formula bingehîn a Black
Prensîba Black têgeheke bingehîn di fîzîkê de ye ku bi veguhestina germê ve girêdayî ye. Ew ji hêla Joseph Black, fîzîknas û kîmyagerekî Skotlandî yê sedsala 18an ve hate destnîşan kirin. Ew ji bo têgihîştina ka germ çawa ji tiştekî bo tiştekî din tê veguhastin girîng e û di warên ji endezyariyê bigire heya zanista jîngehê de serîlêdanên wê yên berfireh hene. Ev gotar dê têgeha bingehîn a Prensîba Black, serîlêdanên wê rave bike û çend mînakên pratîkî peyda bike da ku têgihîştinek berfireh peyda bike.
Têgehên bingehîn
Prensîba Black bi qanûna parastina enerjiyê ve girêdayî ye di çarçoveya veguhestina germê de. Konsepta bingehîn ew e ku dema du tiştên bi germahiyên cuda dikevin têkiliyê, germahî dê ji tiştê germtir ber bi tiştê sartir ve were veguhastin heta ku ew bigihîjin hevsengiya germî, ango dema ku germahiyên wan wekhev bin.
Ji hêla matematîkî ve, Formula Prensîba Black dikare wiha were îfadekirin:
\[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \]
Ko:
– \( Q \) mîqdara germahiya ku tê kişandin an berdan e (bi joule, J)
– \( m \) giraniya tiştekî ye (bi kîlograman, kg)
– \( c \) kapasîteya germahiya taybetî ya tiştî ye (bi joul li ser kîlogram li ser pileya Celsius, J/kg°C)
– \( \Delta T \) guherîna germahiya cismê ye (bi pileya Celsius, °C)
Ev formul sê guherbarên sereke di veguhestina germê de bi hev re dike yek: giranî, kapasîteya germê ya taybet, û guherîna germahiyê. Kapasîteya germê ya taybet (\(c \)) ew mîqdara enerjiya ku ji bo bilindkirina germahiya kîloyek tiştekî bi yek pileya Celsius pêwîst e.
Bikaranîn di Jiyana Rojane de
Formula prensîba Black gelek sepanên pratîkî hene. Nimûneyek diyarkirina guherîna germahiya avê ye dema ku bi qeşayê re tê tevlihevkirin. Mînakî, heke em bixwazin bizanin ka ji bo sarkirina mîqdarek diyarkirî ya avê çiqas qeşayê hewce ye, em dikarin vê formulê bikar bînin.
Nimûneyek din jî di endezyariya mekanîkî de ye, ku endezyar hewce ne ku fêm bikin ka germ di nav motoran de çawa tê veguheztin da ku pêşî li germbûna zêde bigirin. Têgihîştineke baş a Prensîba Black dihêle ku endezyar pergalên sarkirinê yên bibandor sêwirînin.
Herwiha, di pîşesaziya xwarin û vexwarinê de, ev formul ji bo rêkxistina germahiyê di dema pijandin an hilanînê de tê bikar anîn. Mînakî, şîrketên qeşayê prensîba veguhestina germê bikar tînin da ku piştrast bikin ku hilberên wan di dema belavkirinê de cemidî dimînin.
Mînaka Hesabkirinê
Ji bo ku wêneyek zelaltir a çawaniya bikaranîna Formula Prensîba Reş were dayîn, li vir mînakek hesabkirinê heye:
Ferz bikin ku 2 kg av di germahiya 20°C de heye, û em dixwazin germahiyê bigihînin 100°C. Kapasîteya germahiya taybetî ya avê 4.186 J/kg°C ye. Çiqas enerjî pêwîst e?
Bi karanîna formulê:
\[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \]
Em nirxên zanîn diguherînin:
\[ Q = 2 \, \text{kg} \car 4.186 \, \text{J/kg°C} \car (100°C – 20°C) \]
\[ Q = 2 \, \text{kg} \car 4.186 \, \text{J/kg°C} \car 80°C \]
\[ Q = 669.76 \, \text{kJ} \]
Ji bo ku germahiya 2 kg avê ji 20°C bigihêje 100°C, 669.76 kJ enerjî lazim e.
Hevsengiya Germahî
Yek ji sepandinên girîng ên Prensîba Black di têgihîştina hevsengiya germî de ye. Dema ku du tiştên bi germahiyên cuda bi hev re dikevin têkiliyê, ew germê diguherînin heta ku bigihîjin hevsengiya germî. Di vê nuqteyê de, germahiyên her du tiştan wekhev in, û di navbera wan de veguhastina germê ya net tune.
Ev têgeh di gelek waran de, di nav de endezyarî, avhewa û heta biyolojî jî, girîng e. Bo nimûne, di pergala sarkirina wesayîtekê de, ava sarkirinê û motor digihîjin hevsengiya germî da ku pêşî li germbûna zêde ya motorê bigirin.
Bandora Kapasîteya Germahiyê ya Taybetî
Kapasîteya germahiya taybet (\(c\)) ya materyalek faktorek sereke ye di destnîşankirina ka materyal çawa dê li hember guherînên germahiyê bertek nîşan bide. Materyalek bi kapasîteya germahiya taybet a bilind dê ji bo guhertina germahiya xwe ji materyalek bi kapasîteya germahiya taybet a nizm bêtir enerjiyê hewce bike.
Bo nimûne, av xwedî kapasîteya germê ya taybetî ya pir zêde ye, ev tê vê wateyê ku ew dikare bêyî ku guherînek girîng di germahiyê de bibîne, gelek germê bimijîne an berde. Ji ber vê yekê av pir caran wekî sarker di gelek karan de tê bikar anîn, di nav de radyatorên otomobîlan û pergalên sarkirina santralên elektrîkê.
Ezmûna Hêsan
Ji bo ku em Prensîba Black çêtir fêm bikin, em dikarin li malê ceribandinek hêsan bikin. Bo nimûne, em dikarin ava germ û sar tevlihev bikin û germahiya dawîn a tevliheviyê bipîvin. Bi karanîna Prensîba Black, em dikarin germahiya dawîn pêşbînî bikin û wê bi encamên ceribandinê re bidin ber hev.
Ferz bikin ku em 1 kg av di germahiya 80°C de bi 1 kg av di germahiya 20°C de tevlihev dikin. Bi karanîna prensîba hevsengiya germî, em dikarin germahiya dawî ya tevlihevê hesab bikin. Ji ber ku giranî û kapasîteya germahiya taybetî ya avê yek in, germahiya dawî dikare wekî navîniya germahiyên destpêkê were hesibandin:
\[ \text{Germahiya dawî} = \frac{(m_1 \cdot T_1) + (m_2 \cdot T_2)}{m_1 + m_2} \]
\[ \text{Germahiya dawî} = \frac{(1 \, \text{kg} \cdot 80°C) + (1 \, \text{kg} \cdot 20°C)}{1 \, \text{kg} + 1 \, \text{kg}} \]
\[ \text{Germahiya dawî} = \frac{80 + 20}{2} \]
\[ \text{Germahiya dawî} = 50°C \]
Ceribandinên bi vî rengî alîkariya xurtkirina têgihîştina me ya li ser prensîbên veguhestina germê û hevsengiya germî dikin.
Xelasî
Prensîba Black têgeheke bingehîn e di fîzîkê de ku alîkariya me dike ku em fêm bikin ka germahî çawa di navbera tiştan de tê veguhastin. Bi hevberkirina giranî, kapasîteya germahiya taybetî û guherîna germahiyê, em dikarin mîqdara enerjiya ku ji bo guheztina germahiya tiştekî pêwîst e hesab bikin. Ev têgeh di jiyana rojane û warên cûrbecûr ên pîşesaziyê de xwedî sepanên berfireh e.
Têgihîştineke baş a Prensîba Black dihêle ku em pergalên bikêrtir sêwirînin û pêvajoyên germî çêtir fam bikin. Bi karanîna mînakên pratîkî û ceribandinên hêsan, em dikarin bibînin ka ev prensîb çiqas girîng e di gelek aliyên jiyana me de.
