Schwaarzt Prinzip - Problemer a Léisungen
1. 200 Gramm Waasser bei 30°C mat 100 Gramm Waasser bei 90°C gemëscht. Déi spezifesch Hëtzt vum Waasser = 1 kcal.gramm −1 °C −1 . Bestëmmt déi endgülteg Temperatur vun der Mëschung!
Bekannt:
Mass vum Waasser² (m³ ) = 200 Gramm
Temperatur vum Waasser 1 (T1 ) = 30 ° C
Mass vum Waasser² (m² ) = 100 Gramm
Temperatur vum Waasser 2 (T2 ) = 90 ° C
Déi spezifesch Hëtzt fir Waasser (c) = 1 kcal.gramm −1 °C −1
Gewënscht: Déi lescht Temperatur
Léisung:
Hëtzt, déi duerch méi kal Waasser fräigesat gëtt (Q2 ) = Hëtzt, déi duerch méi kal Waasser absorbéiert gëtt ( Q1 )
m₁₁c ( ΔT) = m₂c ( 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 ° C
2. 60 Gramm bei 90 ° C mat 40 Gramm Waasser bei 25 ° C gemëscht. Wat ass déi endgülteg Temperatur vun der Mëschung? Déi spezifesch Hëtzt fir Waasser = 1 kcal.g -1 . o C -1.
Bekannt:
Mass vum Waasser² (m² ) = 60 Gramm
Temperatur vum Waasser 1 (T1 ) = 90 ° C
Mass vum Waasser² (m² ) = 40 Gramm
Temperatur vum Waasser 2 (T2 ) = 25 ° C
Déi spezifesch Hëtzt fir Waasser (c) = 1 kcal.g⁻¹ . o C⁻¹
Gewënscht: Déi lescht Temperatur
Léisung:
Hëtzt, déi duerch méi kal Waasser fräigesat gëtt (Q2 ) = Hëtzt, déi duerch méi kal Waasser absorbéiert gëtt ( Q1 )
m₁₁c ( ΔT) = m₂c ( 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 ° C
3. M-Gramm Äis bei 0 ° C gëtt an 340-Gramm Waasser bei 20 ° C an engem spezifesche Behälter geluecht. Latent Schmelzwärm (L -Äis ) = 80 cal g⁻¹ , spezifesch Wärm vum Waasser (c- Waasser ) = 1 cal g⁻¹ oC⁻¹ . All d'Äis schmëlzt an d'thermescht Gläichgewiicht = 5 ° C . Fannt d'Mass vum Äis.
Bekannt:
Waassermass (m) = 340 Gramm
Temperatur vum Äis (T ice ) = 0 ° C
Waassertemperatur (T Waasser ) = 20 ° C
Temperatur vum thermesche Gläichgewiicht (T) = 5 ° C
Latent Schmelzwärm fir Äis (L -Äis ) = 80 kcal g -1
Déi spezifesch Hëtzt fir Waasser (c Waasser ) = 1 kcal g⁻¹ o C⁻¹
Gewënscht: Äismass (M)
Léisung:
Hëtzt, déi vum Waasser fräigesat gëtt (Q2 ) = Hëtzt, déi vum Äis absorbéiert gëtt ( Q1 )
m Waasser c Waasser (ΔT) = m Äis L Äis + m Äis c Waasser (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 100 ° C gëtt an 128 Gramm Waasser bei 30 ° C geluecht . Déi spezifesch Hëtzt fir Waasser ass 1 kcal.g⁻¹o C⁻¹ an déi spezifesch Hëtzt fir Koffer ass 0.1 kcal.g⁻¹o C⁻¹ . Wann d'Temperatur vum thermesche Gläichgewiicht = 36 ° C ass, wat ass dann d'Mass vum Koffer?
Bekannt:
Temperatur vum Koffer (T1 ) = 100 ° C
Déi spezifesch Hëtzt fir Koffer (c1 ) = 0.1 kcal.g⁻¹ C⁻¹
Mass vum Waasser (m² ) = 128 Gramm
Waassertemperatur (T2 ) = 30 ° C
Déi spezifesch Hëtzt fir Waasser (c² ) = 1 kcal.g⁻¹⁻¹ C⁻¹
D'Temperatur vum thermesche Gläichgewiicht (T) = 36 ° C
Gewënscht: Mass vum Koffer ( m³ )
Léisung:
Q Koffer = Q Waasser
m₁₁c₁ΔT = m₂c₁ΔT
( m¹ )(0.1)(100-36) = (128)(1)(36-30)
( m¹ )(0.1)(64) = (128)(1)(6)
( m³ )(6.4) = 768
m1 = 768 / 6.4
m1 = 120 Gramm
5. 3 kg Bläi mat enger spezifescher Hëtzt vu 1400 J.kg -1 C -1 bei 80 ° C gëtt an 10 kg Waasser mat enger spezifescher Hëtzt vu 4200 J.kg -1 C -1 placéiert . D'Temperatur vum thermesche Gläichgewiicht ass 20 ° C. Wat ass d'Ufankstemperatur vum Waasser?
Bekannt:
Mass vum Blei (m³ ) = 3 kg
Déi spezifesch Hëtzt fir Blei (c1 ) = 1400 J.kg⁻¹ C⁻¹
Temperatur vum Blei (T1 ) = 80 ° C
Waassermass (m² ) = 10 kg
Déi spezifesch Hëtzt vum Waasser (c² ) = 4200 J.kg⁻¹ C⁻¹
D'Temperatur vum thermesche Gläichgewiicht (T) = 20 ° C
Gewënscht: Déi initial Temperatur vum Waasser ( T2 )
Léisung:
Q-Fräisetzung = Q-Absorption
Q Blei = Q Waasser
m₁₁c₁ΔT = m₂c₁ΔT
(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 ufänglech Temperatur vum Waasser ass 14 ° C.
6. 75 Gramm Waasser bei 0 ° C mat 50 Gramm Waasser gemëscht, sou datt d'Temperatur vun der Mëschung 40 ° C ass. Wat ass d'Ufankstemperatur vu 50 Gramm Waasser?
Bekannt:
Mass vum Waasser² (m² ) = 75 Gramm
Déi initial Temperatur vum Waasser 1 (T1 ) = 0 ° C
Mass vum Waasser² (m² ) = 50 Gramm
D'Temperatur vun der Mëschung (T) = 40 ° C
Gewënscht: Déi initial Temperatur vum Waasser 2 ( T2 )
Léisung:
Hëtzt déi duerch méi kal Waasser fräigesat gëtt (Q -Fräisetzung ) = Hëtzt déi duerch méi kal Waasser absorbéiert gëtt (Q- Absorptioun )
m1c ( ΔT1 ) = m2c ( ΔT2 )
m1 ( ΔT1 ) = m2 ( ΔT2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T2 – 40)
(75)(40) = (50)(T2 – 40)
3000 = 50 T2 – 2000
3000 + 2000 = 50 T²
5000 = 50 T²
T2 = 100 ° C
7. 200 Gramm Metall gëtt op 120 ° C erhëtzt an dann an 100 Gramm Waasser bei 30 ° C geluecht. D'Temperatur vun der Mëschung am thermesche Gläichgewiicht ass 60 ° C. Wann d'spezifesch Hëtzt vum Waasser 4200 J.kg -1 ° C -1 ass , wat ass dann d'spezifesch Hëtzt vum Metall?
Léisung:
Masseenheeten vu Gramm a Kilogramm ëmrechnen (international Eenheeten)
Bekannt:
Mass vum Metall (m³ ) = 200 Gramm = 0.2 kg
Temperatur vum Metall (T1 ) = 120 ° C
Mass vum Waasser (m² ) = 100 Gramm = 0.1 kg
Waassertemperatur (T2 ) = 30 ° C
D'Temperatur vun der Mëschung (T) = 60 ° C
Déi spezifesch Hëtzt vum Waasser (c² ) = 4200 J.kg⁻¹ o C⁻¹
Gewënscht: Déi spezifesch Hëtzt vum Metall ( c1 )
Léisung:
Q -Fräisetzung = Q- Absorption
m1c1 ( ΔT1 ) = m2c2 ( ΔT2 )
(0.2)(c1 ) (120 – 60) = (0.1)(4200)(60 – 30)
(0.2)(c1 ) (60) = (0.1)(4200)(30)
12 c 1 = 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 empfindlech 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 Hëtztenergie an hirer Erhaalung geluecht an domat de Wee fir weider Fortschrëtter an der Thermodynamik an der Kalorimetrie fräigemaach.
5. Fro: Firwat hunn Äis bei 0°C a Waasser bei 0°C ënnerschiddlech Quantitéiten un Hëtztenergie? 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 verschiddene Hëtztkapazitéite vu Substanzen gefouert? Äntwert: De Black huet entdeckt, datt gläich Masse vu verschiddene Substanzen ënnerschiddlech Quantitéiten un Hëtzt erfuerderen, fir déiselwecht Temperaturännerung z'erreechen. Dës Observatioun huet de Konzept vun de spezifesche Hëtztkapazitéite 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 an de Phasenännerunge vum Waasser involvéiert ass, wéi z. B. Verdampfung a Kondensatioun. Dësen Energietransfer beaflosst d'Temperatur, d'Wollekenbildung an d'Wiedermuster.
9. Fro: Wéi en Apparat huet de Joseph Black a senge Experimenter benotzt fir Hëtztännerungen 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) duerch de Black zur Chimie bäigedroen? Äntwert: D'Identifikatioun vu Kuelendioxid als e separate Gas, deen 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.
