Кара түстүүлөрдүн принциптерин түшүнүү
Эгерде биз ысык жана муздак сууну ачык идиште (мисалы, чака) аралаштырсак, жылуулук ысык суудан муздак сууга өтөт. Идиш ачык болгондуктан, жылуулуктун бир бөлүгү абага өтөт. Идиш да жылыйт. Ысык суу бөлүп чыгарган жылуулукту муздак суу гана эмес, аба жана идиш да сиңирип алат. Бул учурда, чака изоляцияланбаган система болуп саналат.
Жабык термосто ысык жана муздак сууну аралаштырганда, жылуулук ысык суудан муздак сууга өтөт. Термос обочолонгон система болгондуктан, абага же термоско жылуулук өтпөйт. Ысык суу бөлүп чыгарган жылуулук аралашма жылуулук тең салмактуулугуна жеткенге чейин муздак сууга сиңип кетет.
Блэктин принциби боюнча, обочолонгон жабык системада жогорку температурадагы объект бөлүп чыгарган жылуулук = төмөнкү температурадагы объект сиңирген жылуулук.
Блэктин негизги формуласы
Qөчүрүү = Ссерап
Сүрөттөмө: Сөчүрүү = жогорку температурадагы объект тарабынан бөлүнүп чыккан жылуулук, Qсерап = төмөн температурадагы нерселер тарабынан жутулган жылуулук.
Блэктин негизги суроолоруна мисал
1. Массасы 1 кг жана температурасы 100 болгон ысык темирдин бир бөлүгү oC массасы 2 кг жана температурасы 20 градус болгон суу куюлган идишке салынат oC. Аралашманын акыркы температурасы кандай? Темирдин салыштырма жылуулук сыйымдуулугу = 450 Дж/кг Co, суунун салыштырма жылуулук сыйымдуулугу = 4200 Дж/кг*°Co.
Талкуу:
Бул белгилүү :
м темир = 1 кг, Тbesi = 100 oC, м суу = 2 кг, Tаба = 20 oC, c темир = 450 Дж/кг Co, c суу = 4200 Дж/кг Co.
Суралган :
Т аралашмасы?
Джаваб :
Темирдин температурасы сууга караганда жогору болгондуктан, темир жылуулукту бөлүп чыгарат, ал эми суу жылуулукту сиңирип алат.
(m)(c)(дельта T) = (m)(c)(дельта T)
(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)
(450)(100-T) = (8400)(T-20)
45000 – 450T = 8400 T – 168000
45000 + 168000 = 8400 Т + 450 Т
213000 = 8850 Т
Т = 213000 : 8850
T = 24 oC
Суху Ысык темир менен муздак суунун аралашмасынын акыркы температурасы экөө тең жылуулук тең салмактуулугунда болгондо 24 болот. oC.
2. 2015/2016 SMA/MA физика боюнча улуттук экзамендин №20 суроосу
0 ° C температурадагы 75 грамм суу 50 грамм суу менен аралаштырылат, ошондуктан аралашманын температурасы 40 ° C болот, ошондуктан 50 грамм суунун баштапкы температурасы...
A. 125 ° C
B. 120 ° C
C. 110 ° C
D. 100 ° C
E. 80 o C
Талкуу
Белгилүү болгондой:
Суунун массасы 1 (м1 ) = 75 грамм
Суунун баштапкы температурасы 1 (T1 ) = 0 o C
Суунун массасы 2 (м2 ) = 50 грамм
Аралашманын акыркы температурасы (T) = 40 o C
Масса бирдиктери бирдей, ошондуктан аларды конвертациялоонун кажети жок.
Керектүү: Суунун баштапкы температурасы 2 ( T2 )
Жооп:
Блэктин принциби боюнча, обочолонгон жабык системада жогорку температурадагы объект бөлүп чыгарган жылуулук төмөнкү температурадагы объект сиңирген жылуулукка барабар.
Q бөлүнүп чыкты = Q сиңирилди
м 1 c ( Δ T 1 ) = м 2 c ( Δ T 2 )
Суунун салыштырмалуу жылуулук сыйымдуулугу бирдей, ошондуктан c теңдемеден алынып салынат.
м 1 ( Δ T 1 ) = м 2 ( Δ T 2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T2 – 40)
(75)(40) = (50)(T2 – 40)
3000 = 50 Т 2 – 2000
42 000 + 21 000 = 50 T 2
63 000 = 50 Т 2
Т2 = 100
Туура жооп - D.
3. 2015/2016 SMA/MA физика боюнча улуттук экзамендин №20 суроосу
200 граммдык металл 120 ° C чейин ысытылат, андан кийин 30 ° C температурадагы 100 грамм сууга салынат. Тең салмактуулуктан кийин аралашманын температурасы 60 ° C болот. Эгерде суунун салыштырма жылуулук сыйымдуулугу 4200 Дж.кг -1° C -1 болсо , анда металлдын салыштырма жылуулук сыйымдуулугу...
A. 10,5 Дж.кг -1o C -1
B. 105 J.kg -1o C -1
C. 150 Дж.кг -1o C -1
D. 1050 J.kg -1o C -1
E. 1500 Дж.кг -1o C -1
Талкуу
Массалык бирдиктерди граммдан килограммга айландыруу (Эл аралык бирдиктер системасы)
Белгилүү болгондой:
Металлдын массасы (м1 ) = 200 грамм = 0,2 кг
Металлдын температурасы (T1 ) = 120 o C
Суунун массасы (м² ) = 100 грамм = 0,1 кг
Суунун температурасы (T2 ) = 30 o C
Аралашманын акыркы температурасы (T) = 60 o C
Суунун салыштырма жылуулук сыйымдуулугу (c 2 ) = 4200 Дж.кг -1 o C -1
Суроо берилди: Металлдын салыштырма жылуулук сыйымдуулугу (c 1 )
Жооп:
Q бөлүнүп чыкты = Q сиңирилди
m1 c1 (ΔT1) = м2 c2 (ΔT2)
(0,2)(c 1 )(120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)
(0,2)(c 1 )(60) = (0,1)(4200)(30)
12 с 1 = 12600
с 1 = 12600 / 12
с 1 = 1050
Туура жооп - D.
4. Жогорку класстар/кесиптик орто мектеп үчүн 2018-жылдагы Улуттук экзамен суроолору
35 ° C температурадагы 400 мл суу куюлган казанга 250 мл кайнак суу (100 ° C) куюлат. Жылуулук тең салмактуулугу пайда болгондон кийин, аралашманын температурасы… (суунун салыштырма жылуулук сыйымдуулугу 1,0 кал.гр -1 ° C -1 )
Талкуу
Ал белгилүү:
Ысык суунун температурасы = 100 o C
Ысык суунун көлөмү = 250 мл = 0,25 литр = 0,25 дм³ = (0,25)(1000 см³ ) = 250 см³
Муздак суунун температурасы = 35 o C
Муздак суунун көлөмү = 400 мл = 0,4 литр = 0,4 дм³ = (0,4)(1000 см³ ) = 400 см³
Суунун салыштырма жылуулугу = 1,0 кал.гр -1 ° C -1
Суунун тыгыздыгы = 1 гр/ см3
Суроо берилди: Аралашманын температурасы
Жооп:
Тыгыздыктын формуласын колдонуп, ысык жана муздак суунун массасын эсептегиле:
m = ρ V
m = масса, ρ = тыгыздык, V = көлөм
Ысык суунун массасы: m = ρ V = ( 1 гр/см³ ) (250 см³ ) = 250 грамм
Муздак суунун массасы: m = ρ V = ( 1 гр/см³ ) (400 см³ ) = 400 грамм
Блэктин негизги формуласын колдонуп, аралашманын температурасын эсептегиле:
Муздак суу сиңирген жылуулук = ысык суу бөлүп чыгарган жылуулук
mc Δ T = mc Δ T
Салыштырмалуу жылуулук сыйымдуулугу бирдей, ошондуктан ал теңдемеден алынып салынат.
м Δ Т = м Δ Т
(400)(T-35) = (250)(100-T)
400T – 14000 = 25000 – 250T
400T + 250T = 25000 + 14000
650T = 39000
Т = 588 000 / 42 000
Т = 60 ° C
