Melnā principa piemēru jautājumi

15 Bleka principa jautājumu piemēri

1. 0,2 kg sver ledu sajauc ar 0,2 kg sverošu siltu tēju. Ledus temperatūra = – 10^oC, siltas tējas temperatūra = 40^oC. Ledus īpatnējais siltums = 2100 J/kg C^o, ūdens īpatnējais siltums = 4200 J/kg C^o, ūdens kušanas siltums = 334 000 J/kg. Ja izolētā, slēgtā sistēmā sajauc ledu un karstu tēju, nosakiet maisījuma galīgo temperatūru.

Diskusija
Ir zināms :
Ledus masa (m³/s) = 0,2 kg
Silta tējas ūdens masa (m tējas) = ​​0,2 kg
Ūdens īpatnējais siltums (c ūdens) = 4180 J/kg C^o
Ledus īpatnējais siltums (c es) = 2100 J/kg C^o
Ūdens kušanas siltums (L)_f ūdens) = 334 000 J/kg
Ledus temperatūra (T es) = -10^oC
Silta tējas ūdens temperatūra (T tea) = 40^oC
Jautāts Maisījuma galīgā temperatūra (T maisījums)?
Jawab :
Pirmajā solī novērtējiet galīgo stāvokli.
Siltums, kas jāizdala ūdenim, lai pazeminātu 0,2 kg siltas tējas temperatūru no 40^oC līdz 0^oC:
Siltums, ko absorbē 0,2 kg ledus, lai paaugstinātu tā temperatūru no -10^oC līdz 0^oC:
Siltums, kas absorbēts, lai izkausētu 0,2 kg ledus (siltums, kas nepieciešams, lai visu ledu pārvērstu ūdenī):
Pamatojoties uz iepriekš minētajiem aprēķiniem, tika iegūti šādi rezultāti:
Izdalītais Q = 33,444 kJ
Saņemtais Q = 4,2 kJ
Q kušanas temperatūra = 66,8 kJ

Kad karsta tēja izdala 33,44 kJ siltuma, karstās tējas temperatūra mainās no 40 °C līdz 0 °C. Daļa no izdalītā siltuma (aptuveni 4,2 kJ) tiek izmantota, lai paaugstinātu ledus temperatūru no -10 °C līdz 0 °C. ^oC līdz 0^oC. 33,44 kJ – 4,2 kJ = 29,24 kJ. Lai visu ledu izkausētu ūdenī, nepieciešami 66,8 kJ siltuma. Atlikušais siltums ir 29,24 kJ.

Var secināt, ka siltās tējas izdalītais siltums tiek izmantots tikai ledus temperatūras paaugstināšanai no -10 ^oC līdz 0^oC un izkausē daļu ledus. Daļa ledus ir pārvērtusies ūdenī, daļa – nē. Pārejot no cietas vielas uz šķidrumu, temperatūra nemainās. Tāpēc maisījuma galīgā temperatūra ir 0.^oC.

2. Karstas tējas masa = 0,4 kg, ledus masa = 0,2 kg, ledus gabaliņu temperatūra = -10^oC, karstas tējas temperatūra = 90^oC. Ja abus sajauc, kāda ir maisījuma galīgā temperatūra?
Diskusija
Pirmais solis: novērtējiet galīgo stāvokli
Siltums, kas jāizdala ūdenim, lai pazeminātu 0,4 kg karsta tējas ūdens temperatūru no 90^oC līdz 0^oC:
Siltums, ko saņem 0,2 kg ledus, lai paaugstinātu tā temperatūru no -10^oC līdz 0^oC:
Siltums, kas nepieciešams, lai izkausētu 0,2 kg ledus (siltums, kas nepieciešams, lai visu ledu pārvērstu ūdenī):
Pamatojoties uz iepriekš minētajiem aprēķiniem, tika iegūti šādi rezultāti:
Izdalītais Q = 150,48 kJ
Saņemtais Q = 4,2 kJ
Q kušanas temperatūra = 66,8 kJ
Kad karsta tēja izdala 150,48 kJ siltuma, karstās tējas temperatūra mainās no 90 °C līdz 0 °C. Daļa no izdalītā siltuma (4,2 J) tiek izmantota, lai paaugstinātu ledus temperatūru no -10 °C līdz 0 °C. 150,48 kJ – 4,8 kJ = 146,28 kJ. Atlikušais siltums = 146,28 kJ.
Lai visu ledu izkausētu ūdenī, nepieciešamais siltums ir tikai 66,8 kJ. 146,28 kJ – 66,8 kJ = 79,48 kJ. Karstai tējai nav jāatbrīvo viss siltums, kamēr tās temperatūra nenokrītas līdz 0.^oC. Noslēgumā jāsaka, ka maisījuma galīgajai temperatūrai jābūt lielākai par 0^oC.

Otrais solis: nosakiet galīgo temperatūru (T)
Siltums, kas nepieciešams, lai paaugstinātu ledus temperatūru no -10^oC līdz 0^oC ir 4200 J.
Siltums, kas nepieciešams, lai visu ledu izkausētu ūdenī (latentais siltums), = 66 800 J
Siltums, kas nepieciešams, lai paaugstinātu ūdens temperatūru (ūdens, kas rodas, izkausējot visu ledu) no 0^oC līdz T^oC = (ledus masa)(ūdens īpatnējais siltums)(T – 0) = (0,2)(4180)(T) = 836 T
Siltums, ko izdala silta tēja, pazeminot tās temperatūru no 90 °C līdz T = (ūdens blīvums)(90 °C) = (0,4)(4180)(90 °C – T) = 1672 (90 °C) = 150 480 – 1672 T

 

3. 60 grami ūdens 90 grādu temperatūrā^oC (ūdens īpatnējais siltums = 1 kal.g)^-1.^oC^-1) sajauc ar 40 gramiem līdzīga ūdens 25 °C temperatūrā^oC. Ja šo procesu neietekmē citi faktori, tad maisījuma galīgā temperatūra ir…

A. 15,4 ^oC
B. 23,0 ^oC
C. 46,0 ^oC
D. 64,0 ^oC
E. 77,0. gads ^oC

Diskusija
Ir zināms :
Ūdens masa 1 (m₁) = 60 grami
Ūdens temperatūra 1 (T₁) = 90^oC
Ūdens masa 2 (m₂) = 40 grami
Ūdens temperatūra 2 (T₂) = 25^oC
Īpatnējais siltums ūdens (c) = 1 kal.g^-1.^oC^-1
Jautāts : temperatūra galīgais maisījums
Jawab :
Augstas temperatūras ūdens izdalītais siltums (izdalītais Q) = zemas temperatūras ūdens absorbētais siltums (absorbētais Q)
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. gads^oC
Pareizā atbilde ir D.

4. Alumīnija gabala masa ir 500 grami un temperatūra ir 30 ^oC ievieto traukā, kurā atrodas ūdens ar masu 200 grami un temperatūru 90 grādi. ^oC. Ja zināms, ka alumīnija īpatnējais siltums ir 0,22 kal/g C^o Un ūdens īpatnējais siltums ir 1 cal/g C.^o, tad ūdens un alumīnija galīgā temperatūra ir...
A. 20,3 ^oC
B. 42,2 ^oC
C. 68,7 ^oC
D. 80,5 ^oC
E. 100. gads ^oC
Diskusija:
Masas mērvienība grami (g) nav jāpārvērš kilogramos (kg), jo alumīnija īpatnējais siltums un ūdens īpatnējais siltums tiek izteikti kal/g C.^o.
Ir zināms :
m alumīnija = 500 grami
c alumīnijs = 0,22 kal/gC^o
T alumīnijs = 30 ^oC
m ūdens = 200 grami
c ūdens = 1 cal/gC^o
T ūdens = 90 ^oC
Jautāts :
Ūdens un alumīnija galīgā temperatūra (T)?
Jawab :

Siltuma formula Q = (m)(c)(ΔT)

Q ūdens = = (200 grami)(1 cal/gC^o)(90 ^oC–T)
Q alumīnijs = (500 grami)(0,22 kal/gC)^o)(T– 30 ^oC)

Bleka pamatformula :Q _lepas = Q _SERAP

Ūdenim ir augstāka sākotnējā temperatūra (90 ^oC), lai ūdens atbrīvotu siltumu, alumīnijam ir zemāka sākotnējā temperatūra (30 ^oC), lai alumīnijs absorbētu siltumu. Ūdens un alumīnija maisījuma galīgajai temperatūrai jābūt zemākai par ūdens sākotnējo temperatūru un augstākai par alumīnija sākotnējo temperatūru.
(200 grami)(1 kalorija/gC)^o)(90 ^oC – T) = (500 grami)(0,22 kalorijas/g C^o)(T– 30 ^oC)
(200)(1)(90-T) = (500)(0,22)(T-30)
(200)(90 - T) = (110)(T - 30)
18 000–200 T = 110 T–3300
18000 + 3300 = 110 T + 200 T
42 000 = 310 tonnas
T = 68,7. gads ^oC
Ūdens un alumīnija maisījuma galīgā temperatūra ir 68,7 ^oC.
Pareizā atbilde ir C.

5. Metāla gabals ar masu 300 grami 80 °C temperatūrā ^oC iemērkts 200 gramos ūdens 40 grādu temperatūrā ^oC. Ūdens īpatnējais siltums = 1 cal/g C^oJa metāla un ūdens maisījuma galīgā temperatūra ir 50^o C un trauks neuzsūc siltumu, tad metāla īpatnējais siltums ir…
A. 0,15 kalorijas/g C^o
B. 0,22 kalorijas/g C^o
C. 1,50 kalorijas/g C^o
D. 4,8 kalorijas/g C^o
E. 7,2 kalorijas/g C^o
Diskusija:
Ir zināms :
m metāls = 300 grami
T metāls = 80 ^oC
m ūdens = 200 grami
T ūdens = 40 ^oC
c ūdens = 1 kal/g C^o
Metāla un ūdens maisījuma T galīgais daudzums = 50 ^oC
Jautāts :
c metāls?
Jawab :
Q metāls = (m)(c)(ΔT) = (300 grami)(c metāls)(80^oC - 50^oC) = (300 grami)(c metāla)(30 C^o)
Q ūdens = (m)(c)(ΔT) = (200 grami)(1 cal/g C^o)(60^oC - 50^oC) = (200 grami)(1 kalorija/g C^o)(10°C^o)

Bleka pamatformula :Q _lepas = Q _SERAP

Metālam ir augstāka sākotnējā temperatūra (80 ^oC), lai metāls atbrīvotu siltumu, ūdenim ir zemāka sākotnējā temperatūra (40 ^oC), lai ūdens absorbētu siltumu.
(300 grami)(c metāls)(30 °C^o) = (200 grami)(1 kal/g C^o)(10°C^o)
(300)(c)(30) = (200)(1)(10)
9000 c = 2000
c = 2000 / 9000
c = 0,22 kalorijas/g C^o
Metāla īpatnējais siltums ir 0,22 kcal/g C.^o.
Pareizā atbilde ir B.

6. Divām identiskām bumbiņām ir vienāda temperatūra — 40 ^oC, abu bumbiņu masa ir attiecīgi 10 grami un 40 grami. Abas bumbiņas tiek ievietotas šķidrumā, lai abu bumbiņu temperatūra paaugstinātos līdz 60^oC. Ja bumbas īpatnējais siltums ir 2 kal/gr C^o un 1 kalorija = 4,2 džouli, tad katras bumbiņas absorbētā siltuma starpība ir...
A. 5,04 x 10³ Joule
B. 7,50 x 10³ Joule
Aptuveni 10,6 x 10³ Joule
Dz. 40 x 10³ Joule
E. 42 x 10³ Joule
Diskusija:
Ir zināms :
m₁ = 10 grami
m₂ = 40 grami
T₁ = T.₂ = 40 ^oC
T _akhir = 60 ^oC
c bumba = 2 kalorijas/gr C^o
Jautāts :
Kāda ir katras bumbas absorbētā siltuma atšķirība?
Jawab :
Abu bumbiņu temperatūra paaugstinās, jo abām bumbiņām ir jāuzsūc siltums.
Q₁ = (10 g)(2 kalorijas/g C^o)(60^oC–40^oC) = (10 g)(2 kalorijas/g C^o)(20°C^o) = 400 kal = (400) (4,2 J) = 1680 džouli
Q₂ = (40 g)(2 kalorijas/g C^o)(60^oC–40^oC) = (40 g)(2 kalorijas/g C^o)(20°C^o) = 1600 kal = (1600) (4,2 J) = 6720 džouli
Katras bumbas absorbētā siltuma starpība:
6720 J – 1680 J = 5040 J = 5,04 x 10³ J
Pareizā atbilde ir A.

7. Ūdeni ar masu 200 grami 30°C temperatūrā sajauc ar verdošu ūdeni ar masu 100 grami un 90°C temperatūru. (Ūdens īpatnējais siltums = 1 kalorija grams)^-1° C^-1). Sajauktā ūdens temperatūra termiskā līdzsvara brīdī ir….

A. 10°C

B. 30°C

C. 50°C

D. 75°C

Austrumu 150°C

Diskusija

Ir zināms :

Ūdens masa 1 (m₁) = 200 grami

Ūdens temperatūra 1 (T₁) = 30^oC

Ūdens masa 2 (m₂) = 100 grami

Ūdens temperatūra 2 (T₂) = 90^oC

Ūdens īpatnējais siltums (c) = 1 kalorija grams^-1° C^-1

Jautāts : maisījuma galīgā temperatūra

Jawab :

Augstas temperatūras ūdens izdalītais siltums (izdalītais Q) = zemas temperatūras ūdens absorbētais siltums (absorbētais Q)

Pareizā atbilde ir C.

8. līdz pat 60 gramiem 90 grādu temperatūrā^oC (ūdens īpatnējais siltums = 1 kal.g)^-1.^oC^-1) sajauc ar 40 gramiem līdzīga ūdens 25 °C temperatūrā^oC. Ja šo procesu neietekmē citi faktori, tad maisījuma galīgā temperatūra ir…

A. 15,4 ^oC

B. 23,0 ^oC

C. 46,0 ^oC

D. 64,0 ^oC

E. 77,0. gads ^oC

Diskusija

Ir zināms :

Ūdens masa 1 (m₁) = 60 grami

Ūdens temperatūra 1 (T₁) = 90^oC

Ūdens masa 2 (m₂) = 40 grami

Ūdens temperatūra 2 (T₂) = 25^oC

Ūdens īpatnējais siltums (c) = 1 kal.g^-1.^oC^-1

Jautāts : maisījuma galīgā temperatūra

Jawab :

Augstas temperatūras ūdens izdalītais siltums (izdalītais Q) = zemas temperatūras ūdens absorbētais siltums (absorbētais Q)

Pareizā atbilde ir D.

9. Ledus ar masu M grami 0 temperatūrā^oC, ievietots 340 gramu sverošā ūdenī 20 °C temperatūrā^oC ievietots speciālā traukā. Pieņemsim, ka trauks neuzsūc/neatbrīvo siltumu. Ja L_es = 80 kalorija g^-1, C_gaisa = 1 kalorija g^{-1 o}C^-1, viss ledus kūst un termiskais līdzsvars tiek sasniegts 5 temperatūrā^oC, tad ledus masa (M) ir…

A. 60 grams

B. 68 grami

Aptuveni 75 grami

D. 80 grami

E. 170 grami

Diskusija

Ir zināms :

Ūdens masa (m3) = 340 grami

Ledus temperatūra (T_es) = 0^oC

Ūdens temperatūra (T_gaisa) = 20^oC

Termiskā līdzsvara temperatūra (T) = 5^oC

Ledus kušanas siltums (L_es) = 80 kalorijas g^-1

Ūdens īpatnējais siltums (c_gaisa) = 1 kalorijas g^{-1 o}C^-1

Jautāts Ledus masa (M)

Jawab :

Melnais princips nosaka, ka izolētā slēgtā sistēmā augstas temperatūras objekta izdalītais siltums ir tāds pats kā zemas temperatūras objekta absorbētais siltums.

Ūdens izdalītais siltums (izdalītais Q) = ledus absorbētais siltums (absorbētais Q)

Pareizā atbilde ir A.

Katatāna:

Ja tiek apgalvots, ka ledus temperatūra ir 0^o tad ūdens joprojām ir cietā stāvoklī. Ja tiek norādīts, ka ūdens temperatūra ir 0^oC, tad ūdens ir šķidrā stāvoklī. Atšķiriet vārdu "ledus" un "ūdens" lietojumu. Tā kā ūdens joprojām ir cietā jeb ledus stāvoklī, vispirms absorbētais siltums tiek izmantots, lai visu ledu izkausētu ūdenī, tāpēc iepriekš minētā vienādojuma labajā pusē tiek pievienota formula, lai aprēķinātu siltuma daudzumu, kas nepieciešams ledus izkausēšanai (m_es L_es). Pēc tam, kad viss ledus ir izkusis ūdenī, tiek izmantots papildu siltums, lai paaugstinātu ledus temperatūru no 0^oC kļūst par 5^oC.

10. Vara metāls 100 grādu temperatūrā^oC ievieto ūdenī, kura masa ir 128 grami un temperatūra ir 30 ^oC. Ūdens īpatnējais siltums 1 kal.g^-1oC^-1 un vara īpatnējais siltums ir 0,1 kal.g^-1oC^-1Ja termiskais līdzsvars iestājas 36 °C temperatūrā ^oC, tad metāla masa ir….

A. 140 grams

B. 120 grami

Aptuveni 100 grami

D. 80 grami

E. 75 grami

Diskusija

Ir zināms, ka:

Vara temperatūra (T₁) = 100 ^oC

Vara īpatnējais siltums (c₁) = 0,1 kal.g^-1oC^-1

Ūdens masa (m₂) = 128 grami

Ūdens temperatūra (T₂) = 30 ^oC

Ūdens īpatnējais siltums (c₂) = 1 kal.g^-1oC^-1

Termiskā līdzsvara temperatūra (T) = 36 ^oC

Jautāja: Vara masa (m₁)

Atbilde:

Bleka princips nosaka, ka augstas temperatūras objekta izdalītais siltums ir vienāds ar siltumu, ko saņem objekts ar zemu temperatūru.

Pareizā atbilde ir B.

11. Trīs kilogrami melna svina stieņa ar īpatnējo siltumu 1400 J/kg^-1C^-1 temperatūra 80^oC ir iegremdēts 10 kg ūdens ar īpatnējo siltumu 4200 J.kg^-1C^-1Pēc termiskā līdzsvara iestāšanās maisījuma galīgā temperatūra ir 20^oC. Sākotnējā ūdens temperatūra ir….

A. 20 ^oC

B. 18 ^oC

C. 14 ^oC

D. 12 ^oC

E. 10. gads ^oC

Diskusija

Ir zināms, ka:

Svina masa (m₁) = 3 kg

Alvas īpatnējais siltums (c₁) = 1400 J.kg^-1C^-1

Alvas temperatūra (T₁) = 80 ^oC

Ūdens masa (m₂) = 10 kg

Ūdens īpatnējais siltums (c₂) = 4200 J.kg^-1C^-1

Termiskā līdzsvara temperatūra (T) = 20 ^oC

Jautāja: Sākotnējā ūdens temperatūra (T₂)

Atbilde:

Pareizā atbilde ir C.

12. 50 gramu monēta tiek uzkarsēta līdz 85 grādu temperatūrai.^oC, pēc tam iemērc traukā, kas satur 50 gramus ūdens 29,8 °C temperatūrā^oC (ūdens īpatnējais siltums = 1 kal.g)^-1.^oC^-1). Ja sistēmas galīgā temperatūra ir 37^oC un pieņemot, ka traukā nav siltuma izmaiņu, tad metāla īpatnējais siltums ir…

A. 0,12 kalorijas g^-1.^oC^-1

B. 0,30 kalorijas g^-1.^oC^-1

C. 1,50 kalorijas g^-1.^oC^-1

D. 4,8 kalorijas^-1.^oC^-1

E. 7,2 kalorijas^-1.^oC^-1

Diskusija

Ir zināms, ka:

Monētas masa (m) = 50 grami

Monētas sākotnējā temperatūra (T₁) = 85^oC

Ūdens masa (m3) = 50 grami

Sākotnējā ūdens temperatūra (T₂) = 29,8^oC

Ūdens īpatnējais siltums = 1 kal.g^-1.^oC^-1

Sistēmas galīgā temperatūra (T) = 37^oC

Jautāja: Metāla īpatnējais siltums (c)

Atbilde:

Bleka princips nosaka, ka atbrīvotais siltums = absorbētais siltums. Monēta atbrīvo siltumu, un siltumu absorbē ūdens, līdz tiek sasniegts termiskais līdzsvars.

Visas mērvienības ir izteiktas gramos, tāpēc nav nepieciešams konvertēt mērvienības.

Q _lepas = Q _SERAP

m_metāls c ΔT = m_gaisa c ΔT

(50)(c)(85-37) = (50)(1)(37-29,8)

(50)(c)(48) = (50)(7,2)

(50)(c)(48) = (50)(7,2)

(c)(48) = 7,2

c = 7,2 / 48

c = 0,15 kal.g^-1.^oC^-1

13. Vara metāls 100 °C temperatūrā^oC ievieto ūdenī, kura masa ir 128 grami un temperatūra ir 30 ^oC. Ūdens īpatnējais siltums 1 kal.g^{-1 o}C^-1 un vara īpatnējais siltums ir 0,1 kal.g^{-1 o}C^-1Ja termiskais līdzsvars iestājas 36 °C temperatūrā ^oC, tad metāla masa ir….

A. 140 grams
B. 120 grami
Aptuveni 100 grami
D. 80 grami
E. 75 grami

Diskusija
Ir zināms, ka:
Vara temperatūra (T₁) = 100 ^oC
Vara īpatnējais siltums (c₁) = 0,1 kal.g^{-1 o}C^-1

Ūdens masa (m₂) = 128 grami
Ūdens temperatūra (T₂) = 30 ^oC
Ūdens īpatnējais siltums (c₂) = 1 kal.g^{-1 o}C^-1

Termiskā līdzsvara temperatūra (T) = 36 ^oC
Jautājums: Vara masa (m₁)
Atbilde:

Bleka princips nosaka, ka augstas temperatūras objekta izdalītais siltums ir vienāds ar siltumu, ko saņem objekts ar zemu temperatūru.
Q varš = Q ūdens
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
Vara masa ir 120 grami.
Pareizā atbilde ir B.

14. Trīs kilogrami melna svina stieņa ar īpatnējo siltumu 1400 J.kg^-1 C^-1 temperatūra 80^oC ir iegremdēts 10 kg ūdens ar īpatnējo siltumu 4200 J.kg^-1 C^-1Pēc termiskā līdzsvara iestāšanās maisījuma galīgā temperatūra ir 20^oC. Sākotnējā ūdens temperatūra ir….

A. 20 ^oC
B. 18 ^oC
C. 14 ^oC
D. 12 ^oC
E. 10. gads ^oC

Diskusija
Ir zināms, ka:
Svina masa (m₁) = 3 kg
Alvas īpatnējais siltums (c₁) = 1400 J.kg^-1 C^-1
Alvas temperatūra (T₁) = 80 ^oC

Ūdens masa (m₂) = 10 kg
Ūdens īpatnējais siltums (c₂) = 4200 J.kg^-1 C^-1

Termiskā līdzsvara temperatūra (T) = 20 ^oC
Vēlama: Sākotnējā ūdens temperatūra (T₂)
Atbilde:
Atbrīvots Q = saņemts Q
Q alva = Q ūdens
m₁ c₁ ΔT = m₂ c₂ ΔT
(3)(1.400)(80-20) = (10)(4.200)(20-T)
(4.200)(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. gads
Sākotnējā ūdens temperatūra ir 14^oC.
Pareizā atbilde ir C.

15. Ledus ar masu M grami 0 temperatūrā^oC, ievietots 340 gramu sverošā ūdenī 20 °C temperatūrā^oC ievietots speciālā traukā. Pieņemsim, ka trauks neuzsūc/neatbrīvo siltumu. Ja L_es = 80 kalorija g^-1, C_gaisa = 1 kalorija g^{-1 o}C^-1, viss ledus izkusa un termiskais līdzsvars sasniegts 5 temperatūrā^oC, tad ledus masa (M) ir…

A. 60 grams
B. 68 grami
Aptuveni 75 grami
D. 80 grami
E. 170 grami

Diskusija
Ir zināms :
Ūdens masa (m3) = 340 grami
Ledus temperatūra (T_es) = 0^oC
Temperatūra ūdens (T_gaisa) = 20^oC
Termiskā līdzsvara temperatūra (T) = 5^oC
Ledus kušanas siltums (L_es) = 80 kalorijas g^-1
Ūdens īpatnējais siltums (c_gaisa) = 1 kalorijas g^{-1 o}C^-1
Jautāts Ledus masa (M)
Jawab :

Melnais princips nosaka, ka izolētā slēgtā sistēmā augstas temperatūras objekta izdalītais siltums ir tāds pats kā zemas temperatūras objekta absorbētais siltums.
Ūdens izdalītais siltums (izdalītais Q) = ledus absorbētais siltums (absorbētais Q)
m_gaisa c_gaisa (T) = m_es L_es +m_es c_gaisa (T)
(340)(1)(20-5) = M (80) + M (1)(5-0)
(340)(15) = 80 miljoni + 5 miljoni
5100 = 85 miljoni
M = 5100/85
M = 60 grami
Pareizā atbilde ir A.

Katatāna:
Ja tiek apgalvots, ka ledus temperatūra ir 0^o tad ūdens joprojām ir cietā stāvoklī. Ja tiek norādīts, ka ūdens temperatūra ir 0^oC, tad ūdens ir šķidrā stāvoklī. Atšķiriet vārdu "ledus" un "ūdens" lietojumu. Tā kā ūdens joprojām ir cietā jeb ledus stāvoklī, vispirms absorbētais siltums tiek izmantots, lai visu ledu izkausētu ūdenī, tāpēc iepriekš minētā vienādojuma labajā pusē tiek pievienota formula, lai aprēķinātu siltuma daudzumu, kas nepieciešams ledus izkausēšanai (m_es L_es). Pēc tam, kad viss ledus ir izkusis ūdenī, tiek izmantots papildu siltums, lai paaugstinātu ledus temperatūru no 0^oC kļūst par 5^oC.

Jautājuma avots:

Valsts eksāmena fizikas jautājumi vidusskolai/profesionālajai vidusskolai