Juodųjų principų supratimas
Jei atvirame inde (pavyzdžiui, kibire) sumaišome karštą ir šaltą vandenį, šiluma iš karšto vandens pereina į šaltą vandenį. Kadangi indas atviras, dalis šilumos pereina į orą. Indas taip pat įšyla. Karšto vandens išskiriamą šilumą sugeria ne tik šaltas vanduo, bet ir oras bei indas. Šiuo atveju kibiras yra neizoliuota sistema.
Kai uždarame termose sumaišome karštą ir šaltą vandenį, šiluma iš karšto vandens pereina į šaltą vandenį. Termosas yra izoliuota sistema , todėl šiluma neperduodama nei orui, nei termosui. Karšto vandens išskiriamą šilumą šaltas vanduo tiesiog sugeria, kol mišinys pasiekia terminę pusiausvyrą.
Bleko principas teigia, kad izoliuotoje uždaroje sistemoje aukštos temperatūros objekto išskirta šiluma yra lygi žemos temperatūros objekto sugertai šilumai.
Pagrindinė Bleko formulė
Qlepas = QSerap
Aprašymas: Qlepas = aukštos temperatūros objekto išskiriama šiluma, QSerap = žemos temperatūros objektų sugeriama šiluma.
Bleko principo pavyzdžių klausimai
1. 1 kg masės ir 100 °C temperatūros karšto geležies gabalas oC įdedamas į indą su 2 kg masės ir 20 °C temperatūros vandeniu. oC. Kokia yra galutinė mišinio temperatūra? Geležies savitoji šiluma = 450 J/kg Co, savitoji vandens šiluma = 4200 J/kg Co.
Diskusija:
Yra žinoma :
m geležies = 1 kg, Tbesi = 100 oC, m vanduo = 2 kg, Toro = 20 oC, c geležis = 450 J/kg Co, c vanduo = 4200 J/kg Co.
Paklausta :
T mišinys?
Jawab :
Geležies temperatūra yra aukštesnė nei vandens, todėl geležis išskiria šilumą, o vanduo sugeria šilumą.
(m)(c)(ΔT) = (m)(c)(ΔT)
(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)
(450)(100 – T) = (8400)(T – 20)
45000 – 450T = 8400T – 168000
45000 + 168000 = 8400 T + 450 T
213000 = 8850 T
T = 213000 : 8850
T = 24 m oC
Sausas Galutinė karšto geležies ir šalto vandens mišinio temperatūra, kai abu mišiniai yra terminėje pusiausvyroje, yra 24 oC.
2. 2015/2016 mokslo metų SMA/MA fizikos nacionalinio egzamino klausimas Nr. 20
75 gramai 0 ° C temperatūros vandens sumaišomi su 50 gramų vandens taip, kad mišinio temperatūra būtų 40 ° C, taigi pradinė 50 gramų vandens temperatūra yra...
A. 125 ° C
B. 120 ° C
C. 110 ° C
D. 100 ° C
E. 80 ° C
Pembahasanas
Yra žinoma, kad:
Vandens masė 1 (m 1 ) = 75 gramų
Pradinė vandens temperatūra 1 (T1 ) = 0 ° C
Vandens masė 2 (m 2 ) = 50 gramų
Galutinė mišinio temperatūra (T) = 40 ° C
Masės vienetai yra tie patys, todėl konvertuoti nereikia.
Ieškoma: pradinė vandens temperatūra 2 ( T2 )
Jawab :
Bleko principas teigia, kad izoliuotoje uždaroje sistemoje aukštos temperatūros objekto išskiriama šiluma yra lygi žemos temperatūros objekto sugeriamai šilumai.
Išsiskyręs Q = absorbuotas Q
m1c ( ΔT1 ) = m2c ( ΔT2 )
Vandens savitoji šiluma yra tokia pati, todėl c iš lygties pašalinamas.
m1 ( ΔT1 ) = m2 ( ΔT2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T2 – 40)
(75)(40) = (50)(T2 – 40)
3000 = 50 T2 – 2000
42 000 + 21 000 = 50 T2
63 000 = 50 T2
T2 = 100
Teisingas atsakymas yra D.
3. 2015/2016 SMA/MA Fizika JT klausimai Nr.20
200 gramų metalo įkaitinamas iki 120 ° C, o tada įdedamas į 100 gramų vandens , kurio temperatūra 30 ° C. Pasiekus pusiausvyrą, mišinio temperatūra tampa 60 ° C. Jei vandens savitoji šiluma yra 4200 J.kg⁻¹ oC⁻¹ , tai metalo savitoji šiluma yra ...
A. 10,5 J.kg⁻¹o 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
Pembahasanas
Masės vienetų konvertavimas iš gramų į kilogramus (Tarptautinė vienetų sistema)
Yra žinoma, kad:
Metalo masė (m1 ) = 200 gramų = 0,2 kg
Metalo temperatūra (T1 ) = 120 ° C
Vandens masė (m² ) = 100 gramų = 0,1 kg
Vandens temperatūra (T2 ) = 30 ° C
Galutinė mišinio temperatūra (T) = 60 ° C
Vandens savitoji šiluma (c2 ) = 4200 J.kg⁻¹ o C⁻¹
Klausiama: Metalo savitoji šiluma ( c1 )
Jawab :
Išsiskyręs Q = absorbuotas Q
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 c 1 = 12600
c1 = 12600 / 12
c1 = 1050
Teisingas atsakymas yra D.
4. 2018 m. SMA/MA nacionalinio egzamino klausimai
Į puodą, kuriame yra 400 ml 35 ° C temperatūros vandens, įpilama 250 ml verdančio vandens (100 ° C) . Susidarius šiluminei pusiausvyrai, mišinio temperatūra yra… (savitoji vandens šiluma 1,0 kcal⁻¹ , o C⁻¹ ).
Pembahasanas
Yra žinoma:
Karšto vandens temperatūra = 100 ° C
Karšto vandens tūris = 250 ml = 0,25 litro = 0,25 dm³ = (0,25)(1000 cm³ ) = 250 cm³
Šalto vandens temperatūra = 35 ° C
Šalto vandens tūris = 400 ml = 0,4 litro = 0,4 dm³ = (0,4)(1000 cm³ ) = 400 cm³
Vandens savitoji šiluma = 1,0 kcal⁻¹ . o C⁻¹
Vandens tankis = 1 g/ cm³
Klausimas: Mišinio temperatūra
Džawabas:
Karšto ir šalto vandens masę apskaičiuokite pagal tankio formulę:
m = ρV
m = masė, ρ = tankis, V = tūris
Karšto vandens masė: m = ρ V = ( 1 g/cm³ ) (250 cm³ ) = 250 gramų
Šalto vandens masė: m = ρ V = ( 1 g/cm³ ) (400 cm³ ) = 400 gramų
Mišinio temperatūrą apskaičiuokite pagal Bleko pagrindinę formulę:
Šalto vandens sugeriama šiluma = karšto vandens išskiriama šiluma
mcΔT = mcΔT
Savitoji šiluma yra tokia pati, todėl ji pašalinama iš lygties.
m ΔT = m ΔT
(400)(T-35) = (250)(100-T)
400T – 14000 = 25000 – 250T
400T + 250T = 25000 + 14000
650T = 39000
T = 39000/650
T = 60 ° C
