Разбирање на црните принципи
Ако мешаме топла и ладна вода во отворен сад (на пример, кофа), топлината се пренесува од топлата вода на ладната вода. Бидејќи садот е отворен, дел од топлината се пренесува на воздухот. Садот исто така станува потопол. Топлината што ја ослободува топлата вода не се апсорбира само од ладната вода, туку и од воздухот и садот. Во овој случај, кофата е неизолиран систем.
Кога мешаме топла и ладна вода во затворен термос, топлината се пренесува од топлата вода на ладната вода. Термосот е изолиран систем , така што топлината не се пренесува на воздухот или на термосот. Топлината што ја ослободува топлата вода едноставно се апсорбира од ладната вода сè додека смесата не достигне термичка рамнотежа.
Блековиот принцип вели дека во изолиран затворен систем, топлината ослободена од објект со висока температура = топлината апсорбирана од објект со ниска температура.
Основна формула на Блек
Qисклучен = Qserap
Опис: Писклучен = топлина ослободена од објект со висока температура, Qserap = топлина апсорбирана од објекти со ниска температура.
Пример прашања за принципот на Блек
1. Парче врело железо со маса од 1 кг и температура од 100 oC се става во сад што содржи вода со маса од 2 кг и температура од 20 степени. oC. Која е конечната температура на смесата? Специфична топлина на железото = 450 J/kg Co, специфична топлина на водата = 4200 J/kg Co.
Дискусија:
Тоа е познато :
м железо = 1 кг, Такции = 100 oC, m вода = 2 кг, Tвоздух = 20 oC, c железо = 450 J/kg Co, c вода = 4200 J/kg Co.
Праша :
Т микс?
Џаваб :
Железото има повисока температура од водата, па затоа железото ослободува топлина, а водата апсорбира топлина.
(m)(c)(делта T) = (m)(c)(делта T)
(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)
(450)(100-Т) = (8400)(Т-20)
45000 – 450T = 8400 T – 168000
45000 + 168000 = 8400 Т + 450 Т
213000 = 8850 Т
Т = 213000: 8850
Т = 24 oC
Суху Конечната температура на мешавина од топло железо и ладна вода кога двете се во топлинска рамнотежа е 24°C. oC.
2. Прашање бр. 20 за национален испит по физика за SMA/MA 2015/2016
75 грама вода на температура од 0 ° C се меша со 50 грама вода, така што температурата на смесата е 40 ° C, па затоа почетната температура на 50 грама вода е...
А. 125 ° C
Б. 120 ° C
C. 110 o C
Д. 100 ° C
E. 80 ° C
Дискусија
Познато е дека:
Маса на вода 1 (m 1 ) = 75 грама
Почетна температура на водата 1 (T 1 ) = 0 o C
Маса на вода 2 (m 2 ) = 50 грама
Конечна температура на смесата (T) = 40 ° C
Единиците за маса се исти, па затоа не е потребна конверзија.
Барана: Почетна температура на водата 2 (T 2 )
Одговор:
Блековиот принцип вели дека во изолиран затворен систем, топлината што ја ослободува објект со висока температура е еднаква на топлината што ја апсорбира објект со ниска температура.
Ослободен Q = апсорбиран Q
m 1 c ( Δ T 1 ) = m 2 c ( Δ T 2 )
Специфичната топлина на водата е иста, па затоа c се елиминира од равенката.
m 1 ( Δ T 1 ) = m 2 ( Δ T 2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T2 – 40)
(75)(40) = (50)(Т2 – 40)
3000 = 50 T 2 – 2000
3000 + 2000 = 50 T2
5000 = 50 Т2
Т2 = 100
Точниот одговор е Д.
3. Прашање бр. 20 за националниот испит по физика за SMA/MA 2015/2016
Метал од 200 грама се загрева на 120 ° C, а потоа се става во 100 грама вода на температура од 30 ° C. По воспоставување рамнотежа, температурата на смесата станува 60 ° C. Ако специфичната топлина на водата е 4200 J.kg -1° C -1 , тогаш специфичната топлина на металот е...
A. 10,5 J.kg -1o C -1
Б. 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
Дискусија
Конверзија на масени единици од грамови во килограми (Меѓународен систем на единици)
Познато е дека:
Метална маса (m 1 ) = 200 грама = 0,2 кг
Температура на металот (T1 ) = 120 ° C
Маса на вода (m2 ) = 100 грама = 0,1 кг
Температура на водата (T2 ) = 30 ° C
Конечна температура на смесата (T) = 60 ° C
Специфична топлина на водата (c2 ) = 4200 J.kg -1 o C -1
Прашано: Специфична топлина на метал ( c1 )
Одговор:
Ослободен Q = апсорбиран Q
m1 c1 (ΔT1) = м2 c2 (ΔT2)
(0,2)(c 1 )(120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)
(0,2)(c 1 )(60) = (0,1)(4200)(30)
12 c 1 = 12600
c 1 = 12600 / 12
c 1 = 1050
Точниот одговор е Д.
4. Прашања за националниот испит SMA/MA 2018
250 мл врела вода (100 ° C) се истураат во тенџере што содржи 400 мл вода на температура од 35 ° C . Откако ќе се воспостави термичка рамнотежа, температурата на смесата е… (специфична топлина на водата 1,0 кал.гр -1.оС -1 ).
Дискусија
Познато е:
Температура на топла вода = 100 ° C
Волумен на топла вода = 250 ml = 0,25 литри = 0,25 dm3 = (0,25)(1000 cm3 ) = 250 cm3
Температура на ладна вода = 35 ° C
Волумен на ладна вода = 400 ml = 0,4 литри = 0,4 dm3 = (0,4)(1000 cm3 ) = 400 cm3
Специфична топлина на водата = 1,0 кал.гр -1 .о C -1
Густина на водата = 1 gr/ cm3
Прашано: Температура на смесата
Одговор:
Пресметајте ја масата на топла и ладна вода користејќи ја формулата за густина:
m = ρV
m = маса, ρ = густина, V = волумен
Маса на топла вода: m = ρ V = ( 1 gr/cm3 ) (250 cm3 ) = 250 грама
Маса на ладна вода: m = ρ V = ( 1 gr/cm3 ) (400 cm3 ) = 400 грама
Пресметајте ја температурата на смесата користејќи ја Блековата основна формула:
Топлина апсорбирана од ладна вода = топлина ослободена од топла вода
mc Δ T = mc Δ T
Специфичната топлина е иста, па затоа е елиминирана од равенката.
m Δ T = m Δ T
(400)(Т-35) = (250)(100-Т)
400T – 14000 = 25000 – 250T
400T + 250T = 25000 + 14000
650T = 39000
Т = 39000 / 650
T = 60 ° C
