Melno principu izpratne
Ja sajaucam karstu un aukstu ūdeni atvērtā traukā (piemēram, spainī), siltums no karstā ūdens pāriet uz auksto ūdeni. Tā kā trauks ir atvērts, daļa siltuma pāriet uz gaisu. Trauks arī kļūst siltāks. Karstā ūdens izdalīto siltumu absorbē ne tikai aukstais ūdens, bet arī gaiss un trauks. Šajā gadījumā spainis ir neizolēta sistēma.
Kad slēgtā termosā sajaucam karstu un aukstu ūdeni, siltums pāriet no karstā ūdens uz auksto ūdeni. Termoss ir izolēta sistēma , tāpēc siltums nepāriet gaisā vai termosā. Karstā ūdens izdalīto siltumu vienkārši absorbē aukstais ūdens, līdz maisījums sasniedz termisko līdzsvaru.
Bleka princips nosaka, ka izolētā slēgtā sistēmā augstas temperatūras objekta izdalītais siltums ir vienāds ar siltumu, ko absorbē zemas temperatūras objekts.
Bleka pamatformula
Qlepas = QSERAP
Apraksts: Qlepas = augstas temperatūras objekta izdalītais siltums, QSERAP = siltums, ko absorbē zemas temperatūras objekti.
Bleka principa piemēru jautājumi
1. Karsta dzelzs gabals ar masu 1 kg un temperatūru 100 oC ievieto traukā, kas satur ūdeni ar masu 2 kg un temperatūru 20 °C. oC. Kāda ir maisījuma galīgā temperatūra? Dzelzs īpatnējais siltums = 450 J/kg Co, ūdens īpatnējais siltums = 4200 J/kg Co.
Diskusija:
Ir zināms :
m dzelzs = 1 kg, Tbesi = 100 oC, m ūdens = 2 kg, Tgaisa = 20 oC, c dzelzs = 450 J/kg Co, c ūdens = 4200 J/kg Co.
Jautāts :
T-mikss?
Jawab :
Dzelzs temperatūra ir augstāka nekā ūdens, tāpēc dzelzs izdala siltumu, bet ūdens absorbē siltumu.
(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
42 000 = 8850 tonnas
T = 213000 : 8850
T = 24. gads oC
Temperatūra Karsta dzelzs un auksta ūdens maisījuma galīgā temperatūra, kad abi ir termiskā līdzsvarā, ir 24 oC.
2. 2015./2016. mācību gada SMA/MA fizikas valsts eksāmena jautājums Nr. 20
75 gramus ūdens 0 ° C temperatūrā sajauc ar 50 gramiem ūdens tā, lai maisījuma temperatūra būtu 40 ° C, tātad 50 gramu ūdens sākotnējā temperatūra ir...
A. 125 ° C
B. 120 ° C
C. 110 ° C
D. 100 ° C
E. 80 ° C
Diskusija
Ir zināms, ka:
Ūdens masa 1 (m1 ) = 75 grami
Ūdens sākotnējā temperatūra 1 (T1 ) = 0 ° C
Ūdens masa 2 (m2 ) = 50 grami
Maisījuma galīgā temperatūra (T) = 40 ° C
Masas mērvienības ir vienādas, tāpēc konvertēšana nav nepieciešama.
Vēlama: Ūdens 2 sākotnējā temperatūra ( T2 )
Atbilde:
Bleka princips nosaka, ka izolētā slēgtā sistēmā augstas temperatūras objekta izdalītais siltums ir vienāds ar zemas temperatūras objekta absorbēto siltumu.
Izdalītais Q = absorbētais Q
m1c ( ΔT1 ) = m2c ( ΔT2 )
Ūdens īpatnējais siltums ir vienāds, tāpēc c tiek izslēgts no vienādojuma.
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
Pareizā atbilde ir D.
3. 2015./2016. mācību gada SMA/MA fizikas valsts eksāmena 20. jautājums
200 gramus metāla uzkarsē līdz 120 ° C un pēc tam ievieto 100 gramos ūdens 30 ° C temperatūrā. Pēc līdzsvara sasniegšanas maisījuma temperatūra sasniedz 60 ° C. Ja ūdens īpatnējais siltums ir 4200 J.kg -1 o C -1 , tad metāla īpatnējais siltums ir...
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
Diskusija
Masas mērvienību konvertēšana no gramiem uz kilogramiem (Starptautiskā mērvienību sistēma)
Ir zināms, ka:
Metāla masa (m1 ) = 200 grami = 0,2 kg
Metāla temperatūra (T1 ) = 120 ° C
Ūdens masa (m² ) = 100 grami = 0,1 kg
Ūdens temperatūra (T2 ) = 30 ° C
Maisījuma galīgā temperatūra (T) = 60 ° C
Ūdens īpatnējais siltums (c2 ) = 4200 J.kg⁻¹ o C⁻¹
Jautāts: Metāla īpatnējais siltums ( c1 )
Atbilde:
Izdalītais Q = absorbētais 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
Pareizā atbilde ir D.
4. 2018. gada SMA/MA valsts eksāmena jautājumi
Katliņā, kurā atrodas 400 ml ūdens 35 ° C temperatūrā, ielej 250 ml verdoša ūdens (100 ° C) . Pēc termiskā līdzsvara iestāšanās maisījuma temperatūra ir… (ūdens īpatnējais siltums 1,0 kal.gr -1 . o C -1 )
Diskusija
Ir zināms:
Karstā ūdens temperatūra = 100 ° C
Karstā ūdens tilpums = 250 ml = 0,25 litri = 0,25 dm³ = (0,25)(1000 cm³ ) = 250 cm³
Aukstā ūdens temperatūra = 35 ° C
Auksta ūdens tilpums = 400 ml = 0,4 litri = 0,4 dm³ = (0,4)(1000 cm³ ) = 400 cm³
Ūdens īpatnējais siltums = 1,0 kal.gr -1 √C -1
Ūdens blīvums = 1 g/ cm³
Jautāts: Maisījuma temperatūra
Džavabs:
Aprēķiniet karstā un aukstā ūdens masu, izmantojot blīvuma formulu:
m = ρV
m = masa, ρ = blīvums, V = tilpums
Karstā ūdens masa: m = ρ V = ( 1 gr/cm³ ) (250 cm³ ) = 250 grami
Auksta ūdens masa: m = ρ V = ( 1 gr/cm³ ) (400 cm³ ) = 400 grami
Aprēķiniet maisījuma temperatūru, izmantojot Bleka principu:
Siltums, ko absorbē auksts ūdens = siltums, ko izdala karsts ūdens
mcΔT = mcΔT
Īpatnējais siltums ir vienāds, tāpēc tas tiek izslēgts no vienādojuma.
m ΔT = m ΔT
(400)(T-35) = (250)(100-T)
400 T – 14 000 = 25 000 – 250 T
400T + 250T = 25000 + 14000
650T = 39000
T = 39000 / 650
T = 60 ° C
