Schwaarzt Prinzip - Problemer a Léisungen
1. 200 Gramm Waasser bei 30°C gemëscht mat 100 Gramm Waasser bei 90°C. Den spezifesch Hëtzt Waasser = 1 kcal.gramm-1° C-1Bestëmmt d'Endtemperatur vun der Mëschung!
Bekannt:
Mass vum Waasser 2 (m1) = 200 Gramm
Waassertemperatur 1 (T1) = 30oC
Mass vum Waasser 2 (m2) = 100 Gramm
Waassertemperatur 2 (T2) = 90oC
Déi spezifesch Hëtzt fir Waasser (c) = 1 kcal.gramm-1° C-1
Gesicht: Déi lescht Temperatur
Léisung:
Hëtzt erausbruecht vun Hooter Water (Q)2) = Hëtzt absorbéiert vum méi kale Waasser (Q1)
m2 c(ΔT) = m1 c (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
T = 50 anoC
2. 60 Gramm bei 90oC mat 40 Gramm Waasser bei 25 gemëschtoC. Wat ass déi final Temperatur vun der Mëschung? Déi spezifesch Hëtzt fir Waasser = 1 kcal.g-1.oC-1.
Bekannt:
Mass vum Waasser 1 (m1) = 60 Gramm
Waassertemperatur 1 (T1) = 90oC
Mass vum Waasser 2 (m2) = 40 Gramm
Waassertemperatur 2 (T2) = 25oC
Déi spezifesch Hëtzt fir Waasser (c) = 1 kcal.g-1.oC-1
Gesicht: Déi lescht Temperatur
Léisung:
Hëtzt, déi vum Hooterwaasser fräigesat gëtt (Q2) = Hëtzt absorbéiert vum méi kale Waasser (Q1)
m1 c(ΔT) = m2 c (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
T = 64 anoC
3. M-Gramm Äis bei 0oC an 340 Gramm Waasser bei 20 gesatoC an engem spezifesche Behälter. Latent Schmelzwärme (LÄis) = 80 kcal/g-1, déi spezifesch Hëtzt vum Waasser (cWaasser) = 1 kcal/g-1 oC-1All d'Äis schmëlzt an den thermesche Gläichgewiicht = 5oC. Fannt d'Mass vum Äis.
Bekannt:
Waassermass (m) = 340 Gramm
Temperatur vum Äis (TÄis) = 0oC
Temperatur vum Waasser (TWaasser) = 20oC
Temperatur vum thermesche Gläichgewiicht (T) = 5oC
Latent Schmelzwärme fir Äis (LÄis) = 80 kcal/g-1
Déi spezifesch Hëtzt fir Waasser (cWaasser) = 1 kcal/g-1 oC-1
Gesicht: Äismass (M)
Léisung:
Hëtzt, déi duerch Waasser fräigesat gëtt (Q2) = Hëtzt, déi vum Äis absorbéiert gëtt (Q1)
mWaasser cWaasser (ΔT) = mÄis LÄis +mÄis cWaasser (ΔT)
(340)(1)(20-5) = M (80) + M (1)(5-0)
(340)(15) = 80M + 5M
5100 = 85M
M = 5100/85
M = 60 Gramm
4. E Koffer bei 100oC an 128 Gramm Waasser bei 30 placéiert oC. Déi spezifesch Hëtzt fir Waasser ass 1 kcal.g-1 oC-1 an déi spezifesch Hëtzt fir Koffer ass 0.1 kcal.g-1 oC-1Wann d'Temperatur vum thermesche Gläichgewiicht = 36 ass oC, wat ass d'Mass vu Koffer.
Bekannt:
Temperatur vum Koffer (T1) = 100 oC
Déi spezifesch Hëtzt fir Koffer (c1) = 0.1 kcal.g-1 oC-1
Mass vum Waasser (m2) = 128 Gramm
Temperatur vum Waasser (T2) = 30 oC
Déi spezifesch Hëtzt fir Waasser (c2) = 1 kcal.g-1 oC-1
D'Temperatur vum thermesche Gläichgewiicht (T) = 36 oC
Gesicht: Mass vum Koffer (m1)
Léisung:
Q Koffer = Q Waasser
m1 c1 ΔT = m2 c2 ΔT
(m1)(0.1)(100-36) = (128)(1)(36-30)
(m1)(0.1)(64) = (128)(1)(6)
(m1)(6.4) = 768
m1 = 768/6.4
m1 = 120 Gramm
5. E Bläi vun 3 kg mat der spezifescher Hëtzt fir Bläi ass 1400 J.kg-1C-1 um 80oC a 10 kg Waasser mat enger spezifescher Hëtzt vu 4200 J.kg placéiert-1C-1D'Temperatur vum thermesche Gläichgewiicht ass 20oC. Wat ass déi initial Temperatur vum Waasser?
Bekannt:
Mass vu Blei (m1) = 3 kg
Déi spezifesch Hëtzt fir Blei (c1) = 1400 J.kg-1C-1
Temperatur vum Blei (T1) = 80 oC
Mass vum Waasser (m2) = 10 kg
Déi spezifesch Hëtzt vum Waasser (c2) = 4200 J.kg-1C-1
D'Temperatur vum thermesche Gläichgewiicht (T) = 20 oC
Gesicht: Déi initial Temperatur vum Waasser (T2)
Léisung:
Q-Fräisetzung = Q-Absorption
Q Blei = Q Waasser
m1 c1 ΔT = m2 c2 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 an
Déi initial Temperatur vum Waasser ass 14oC.
6. 75 Gramm Waasser bei 0oC mat 50 Gramm Waasser gemëscht, sou datt d'Temperatur vun der Mëschung 40 ass.oC. Wat ass d'Ufankstemperatur vu 50 Gramm Waasser?
Bekannt:
Mass vum Waasser 1 (m1) = 75 Gramm
Déi initial Temperatur vum Waasser 1 (T1) = 0oC
Mass vum Waasser 2 (m2) = 50 Gramm
D'Temperatur vun der Mëschung (T) = 40oC
Gesicht: Déi initial Temperatur vum Waasser 2 (T2)
Léisung:
Hëtzt, déi vum Hooterwaasser fräigesat gëtt (QFräisetzung) = Hëtzt absorbéiert vum méi kale Waasser (Qabsorbéiert)
m1 c (ΔT1) = m2 c (ΔT2)
m1 (ΔT1) = m2 (ΔT2)
(75)(40 – 0) = (50)(T2 - 40)
(75)(40) = (50)(T2 - 40)
3000 = 50 Tonnen2 - 2000
3000 + 2000 = 50 T2
5000 = 50 Tonnen2
T2 = 100 oC
7. 200-Gramm Metall op 120 erhëtztoC, dann an 100-Gramm Waasser bei 30 geluechtoC. D'Temperatur vun der Mëschung am thermesche Gläichgewiicht ass 60oC. Wann d'spezifesch Hëtzt vum Waasser 4200 J.kg ass-1 oC-1, wat ass déi spezifesch Hëtzt vum Metall.
Léisung:
Masseenheeten vu Gramm a Kilogramm ëmrechnen (international Eenheeten)
Bekannt:
Mass vum Metall (m1) = 200 Gramm = 0.2 kg
Temperatur vum Metall (T1) = 120oC
Mass vum Waasser (m2) = 100 Gramm = 0.1 kg
Temperatur vum Waasser (T2) = 30oC
D'Temperatur vun der Mëschung (T) = 60oC
Déi spezifesch Hëtzt vum Waasser (c2) = 4200 J.kg-1 oC-1
Gesicht: Déi spezifesch Hëtzt vum Metall (c1)
Léisung:
QFräisetzung = Qabsorbéieren
m1 c1 (ΔT1) = m2 c2 (ΔT2)
(0.2)(c1)(120 – 60) = (0.1)(4200)(60 – 30)
(0.2)(c1)(60) = (0.1)(4200)(30)
12 c1 = 12600
c1 = 12600/12
c1 = 1050
1. Fro: Wien war de Joseph Black? Äntwert: De Joseph Black war e schottesche Dokter a Chemiker aus dem 18. Joerhonnert, bekannt fir seng Entdeckunge vun der latenter Hëtzt, der spezifescher Hëtzt a Kuelendioxid.
2. Fro: Wat ass latent Hëtzt? Äntwert: Latent Hëtzt ass d'Quantitéit un Energie, déi vun enger Substanz während engem Phasenwiessel, wéi Schmelzen oder Kachen, absorbéiert oder fräigesat gëtt, ouni datt hir Temperatur ännert.
3. Fro: Wéi ënnerscheet sech latent Hëtzt vun empfindlecher Hëtzt? Äntwert: Wärend sënnvoll Hëtzt eng Temperaturännerung vun enger Substanz ouni Phasenännerung verursaacht, verursaacht latent Hëtzt eng Phasenännerung ouni Temperaturännerung.
4. Fro: Wéi eng Bedeitung haten d'Experimenter vum Black iwwer latent Hëtzt fir d'Studie vun der Thermodynamik? Äntwert: D'Aarbecht vum Black huet d'Grondverständnis vun der Hëtzenergie an hirer Erhaalung geluecht, wat de Wee fir weider Fortschrëtter an der Thermodynamik a Kalorimetrie fräigemaach huet.
5. Fro: Firwat hunn Äis bei 0°C a Waasser bei 0°C ënnerschiddlech Quantitéiten un Hëtzenergie? Äntwert: Äis bei 0°C muss déi latent Hëtzt vun der Schmelz absorbéieren, fir bei 0°C Waasser ze ginn. Dofir huet Waasser bei 0°C méi Hëtztenergie wéi Äis bei der selwechter Temperatur wéinst dëser absorbéierter latenter Hëtzt.
6. Fro: Wat ass spezifesch Hëtzt? Äntwert: Spezifesch Hëtzt ass d'Quantitéit un Hëtztenergie, déi néideg ass, fir d'Temperatur vun enger Masseeenheet vun enger Substanz ëm ee Grad Celsius oder Kelvin ze erhéijen.
7. Fro: Wéi huet d'Aarbecht vum Black iwwer spezifesch Hëtzt zum Verständnis vun de verschiddenen Hëtzkapazitéite vu Substanzen gefouert? Äntwert: De Black huet entdeckt, datt déiselwecht Masse vu verschiddene Substanzen ënnerschiddlech Quantitéiten un Hëtzt brauchen, fir déiselwecht Temperaturännerung z'erreechen. Dës Observatioun huet de Konzept vun der spezifescher Hëtztkapazitéit vu Substanzen agefouert.
8. Fro: Firwat ass de Konzept vun der latenter Hëtzt entscheedend a Wiedersystemer? Äntwert: Latent Hëtzt spillt eng wichteg Roll a Wiedersystemer wéinst der Energie, déi bei de Phasenännerunge vum Waasser, wéi Verdampfung a Kondensatioun, involvéiert ass. Dësen Energietransfer beaflosst d'Temperatur, d'Wollekenbildung an d'Wiedermuster.
9. Fro: Wéi en Apparat huet de Joseph Black benotzt fir Hëtztännerungen a senge Experimenter ze moossen? Äntwert: De Black huet a senge Experimenter e einfache Kalorimeter, en Instrument fir d'Miessung vun der Hëtztännerung, benotzt, fir d'Quantitéit vun der absorbéierter oder fräigesater Hëtzt ze quantifizéieren.
10. Fro: Wéi huet d'Entdeckung vum Kuelendioxid (wat hien "fixéiert Loft" genannt huet) vum Black zur Chimie bäigedroen? Äntwert: D'Identifikatioun vu Kuelendioxid als e spezifescht Gas, dat sech vun der atmosphärescher Loft ënnerscheet, war entscheedend fir d'Fortschrëtter vun der Gaschemie a huet de Wee fräigemaach fir chemesch Reaktiounen mat Gasen ze verstoen.
