കറുത്ത തത്വം

കറുത്ത തത്വങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കൽ

തുറന്ന പാത്രത്തിൽ (ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ബക്കറ്റ്) ചൂടുവെള്ളവും തണുത്ത വെള്ളവും കലർത്തുമ്പോൾ, ചൂടുവെള്ളത്തിൽ നിന്ന് തണുത്ത വെള്ളത്തിലേക്ക് താപം കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. പാത്രം തുറന്നിരിക്കുന്നതിനാൽ, ചില താപം വായുവിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. പാത്രം കൂടുതൽ ചൂടാകുന്നു. ചൂടുവെള്ളം പുറത്തുവിടുന്ന താപം തണുത്ത വെള്ളം മാത്രമല്ല, വായുവും പാത്രവും ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ബക്കറ്റ് ഒരു ഒറ്റപ്പെടാത്ത സംവിധാനമാണ്.

അടച്ചിട്ട തെർമോസിൽ ചൂടുവെള്ളവും തണുത്ത വെള്ളവും കലർത്തുമ്പോൾ, ചൂടുവെള്ളത്തിൽ നിന്ന് തണുത്ത വെള്ളത്തിലേക്ക് താപം കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു . തെർമോസ് ഒരു ഒറ്റപ്പെട്ട സംവിധാനമാണ് , അതിനാൽ വായുവിലേക്കോ തെർമോസിലേക്കോ താപ കൈമാറ്റം നടക്കുന്നില്ല. മിശ്രിതം താപ സന്തുലിതാവസ്ഥയിലെത്തുന്നതുവരെ ചൂടുവെള്ളം പുറത്തുവിടുന്ന താപം തണുത്ത വെള്ളം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു.

ഒരു ഒറ്റപ്പെട്ട അടച്ച സിസ്റ്റത്തിൽ, ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഒരു വസ്തു പുറത്തുവിടുന്ന താപം = താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള ഒരു വസ്തു ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന താപം എന്ന് ബ്ലാക്ക് തത്വം പറയുന്നു.

കറുപ്പിന്റെ അടിസ്ഥാന സൂത്രവാക്യം
Q_ഓഫ് =ക്യു_{ആഗിരണം ചെയ്യുക}
വിവരണം: ചോദ്യം_ഓഫ് = ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഒരു വസ്തു പുറത്തുവിടുന്ന താപം, Q_{ആഗിരണം ചെയ്യുക} = താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള വസ്തുക്കൾ ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന താപം.

ബ്ലാക്ക് തത്വ ഉദാഹരണ ചോദ്യങ്ങൾ

1. 1 കിലോഗ്രാം ഭാരവും 100 ഡിഗ്രി താപനിലയുമുള്ള ഒരു ചൂടുള്ള ഇരുമ്പ് കഷണം ^o2 കിലോഗ്രാം ഭാരവും 20 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് താപനിലയുമുള്ള വെള്ളം അടങ്ങിയ ഒരു പാത്രത്തിലേക്ക് സി ഇടുന്നു. ^oC. മിശ്രിതത്തിന്റെ അന്തിമ താപനില എന്താണ്? ഇരുമ്പിന്റെ പ്രത്യേക താപം = 450 J/kg C^o, ജലത്തിന്റെ പ്രത്യേക താപം = 4200 J/kg C^o.
ചർച്ച :
അറിയപ്പെടുന്നത് :
m ഇരുമ്പ് = 1 കിലോ, ടി_ബെസി = 100 ^oസി, എം വെള്ളം = 2 കി.ഗ്രാം, ടി_എയർ = 20 ^oസി, സി ഇരുമ്പ് = 450 ജെ/കിലോ സി^o, c വെള്ളം = 4200 J/kg C^o.
ചോദിച്ചു :
ടി മിക്സ്?
ജവാബ് :
ഇരുമ്പിന് വെള്ളത്തേക്കാൾ ഉയർന്ന താപനിലയുണ്ട്, അതിനാൽ ഇരുമ്പ് താപം പുറത്തുവിടുന്നു, വെള്ളം താപം ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു.
(എം)(സി)(ഡെൽറ്റ ടി) = (എം)(സി)(ഡെൽറ്റ ടി)
(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)
(450)(100-T) = (8400)(T-20)
45000 – 450T = 8400 T – 168000
45000 + 168000 = 8400 ടി + 450 ടി
213000 = 8850 ടി.
ടി = 213000 : 8850
ടി = 24 ^oC
സുഹു ചൂടുള്ള ഇരുമ്പും തണുത്ത വെള്ളവും താപ സന്തുലിതാവസ്ഥയിലായിരിക്കുമ്പോൾ മിശ്രിതത്തിന്റെ അന്തിമ താപനില 24 ആണ്. ^oC.

2. 2015/2016 എസ്എംഎ/എംഎ ഫിസിക്സ് ദേശീയ പരീക്ഷാ ചോദ്യം നമ്പർ 20

^{0 o} C താപനിലയിൽ 75 ഗ്രാം വെള്ളം 50 ഗ്രാം വെള്ളത്തിൽ കലർത്തുമ്പോൾ മിശ്രിതത്തിന്റെ താപനില 40 ^o C ആയിരിക്കും, അതിനാൽ 50 ഗ്രാം വെള്ളത്തിന്റെ പ്രാരംഭ താപനില...

എ. 125 ^o സി

ബി. 120 ^o സി

സി. 110 ^o സി

ഡി. 100 ^o സി

ഇ. 80 ^o സെ

ചർച്ച

ഇത് അറിയപ്പെടുന്നത്:

ജലത്തിന്റെ പിണ്ഡം 1 (മീ ₁ ) = 75 ഗ്രാം

ജലത്തിന്റെ പ്രാരംഭ താപനില 1 (T ₁ ) = 0 ^o C

ജലത്തിന്റെ പിണ്ഡം 2 (മീ ₂ ) = 50 ഗ്രാം

മിശ്രിതത്തിന്റെ അന്തിമ താപനില (T) = 40 ^o C

പിണ്ഡത്തിന്റെ യൂണിറ്റുകൾ ഒന്നുതന്നെയായതിനാൽ പരിവർത്തനം ആവശ്യമില്ല.

ആവശ്യമുള്ളത് : വെള്ളത്തിന്റെ പ്രാരംഭ താപനില 2 (T ₂ )

ഉത്തരം :

ഒരു ഒറ്റപ്പെട്ട അടച്ച സിസ്റ്റത്തിൽ, ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ഒരു വസ്തു പുറത്തുവിടുന്ന താപം, താഴ്ന്ന താപനിലയുള്ള ഒരു വസ്തു ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന താപത്തിന് തുല്യമാണെന്ന് ബ്ലാക്ക് തത്വം പറയുന്നു.

Q _{പുറത്തുവിടുന്നു} = Q _{ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു}

m ₁ c ( Δ T ₁ ) = m ₂ c ( Δ T ₂ )

ജലത്തിന്റെ പ്രത്യേക താപം ഒന്നുതന്നെയായതിനാൽ സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന് c ഒഴിവാക്കപ്പെടുന്നു.

m ₁ ( Δ T ₁ ) = m ₂ ( Δ T ₂ )

(75)(40 – 0) = (50)(ടി ₂ – 40)

(75)(40) = (50)(ടി ₂ – 40)

3000 = 50 ടി ₂ – 2000

3000 + 2000 = 50 ടി ₂

5000 = 50 ടി ₂

ടി ₂ = 100

ശരിയായ ഉത്തരം D ആണ്.

3. 2015/2016 എസ്എംഎ/എംഎ ഫിസിക്സ് ദേശീയ പരീക്ഷാ ചോദ്യം നമ്പർ 20

^{200 ഗ്രാം ഭാരമുള്ള ഒരു ലോഹത്തെ 120 °} C വരെ ചൂടാക്കി 30 ^° C താപനിലയിൽ 100 ​​ഗ്രാം വെള്ളത്തിൽ ഇടുന്നു. സന്തുലിതാവസ്ഥയ്ക്ക് ശേഷം, മിശ്രിതത്തിന്റെ താപനില 60 ^° C ആയി മാറുന്നു. ജലത്തിന്റെ പ്രത്യേക താപം 4200 J.kg ^{-1 °} C ^-1 ആണെങ്കിൽ , ലോഹത്തിന്റെ പ്രത്യേക താപം...

എ. 10,5 ജെ. കിലോഗ്രാം ^-1o സി ^-1

ബി. 105 ജെ. കിലോഗ്രാം ^-1o സി ^-1

സി. 150 ജെ. കിലോഗ്രാം ^-1o സി ^-1

ഡി. 1050 ജെ. കിലോഗ്രാം ^-1o സി ^-1

ഇ. 1500 ജെ. കിലോഗ്രാം ^-1o സി ^-1

ചർച്ച

പിണ്ഡ യൂണിറ്റുകളെ ഗ്രാമിൽ നിന്ന് കിലോഗ്രാമിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുക (അന്താരാഷ്ട്ര യൂണിറ്റ് സിസ്റ്റം)

ഇത് അറിയപ്പെടുന്നത്:

ലോഹ പിണ്ഡം (m ₁ ) = 200 ഗ്രാം = 0,2 കി.ഗ്രാം

ലോഹ താപനില (T ₁ ) = 120 ^o C

ജലത്തിന്റെ പിണ്ഡം (m ₂ ) = 100 ഗ്രാം = 0,1 കി.ഗ്രാം

ജലത്തിന്റെ താപനില (T ₂ ) = 30 ^o C

മിശ്രിതത്തിന്റെ അന്തിമ താപനില (T) = 60 ^o C

ജലത്തിന്റെ പ്രത്യേക താപം (c ₂ ) = 4200 J.kg ^{-1 o} C ^-1

ചോദ്യം: ലോഹത്തിന്റെ പ്രത്യേക താപം (c ₁ )

ഉത്തരം :

Q _{പുറത്തുവിടുന്നു} = Q _{ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു}

m₁ c₁ (ΔT₁) = മീ₂ c₂ (ΔT₂)

(0,2)(സി ₁ )(120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)

(0,2)(സി ₁ )(60) = (0,1)(4200)(30)

12 സി ₁ = 12600

സി ₁ = 12600 / 12

സി ₁ = 1050

ശരിയായ ഉത്തരം D ആണ്.

4. സീനിയർ ഹൈസ്കൂൾ/വൊക്കേഷണൽ ഹൈസ്കൂളിനുള്ള 2018 ലെ ദേശീയ പരീക്ഷാ ചോദ്യങ്ങൾ

^{35 o} C താപനിലയിൽ 400 ml വെള്ളം അടങ്ങിയ ഒരു പാത്രത്തിലേക്ക് 250 ml തിളച്ച വെള്ളം (100 ^o C) ഒഴിക്കുന്നു. താപ സന്തുലിതാവസ്ഥ സംഭവിച്ചതിനുശേഷം, മിശ്രിതത്തിന്റെ താപനില... (ജലത്തിന്റെ പ്രത്യേക താപം 1,0 cal.gr ^-1 . ^o C ^-1 )

ചർച്ച

ഇത് അറിയപ്പെടുന്നു:

ചൂടുവെള്ളത്തിന്റെ താപനില = 100 ^{ഡിഗ്രി} സെൽഷ്യസ്

ചൂടുവെള്ളത്തിന്റെ അളവ് = 250 മില്ലി = 0,25 ലിറ്റർ = 0,25 ഡിഎം ³ = (0,25)(1000 സെ.മീ ³ ) = 250 സെ.മീ ³

തണുത്ത വെള്ളത്തിന്റെ താപനില = 35 ^o C

തണുത്ത വെള്ളത്തിന്റെ അളവ് = 400 മില്ലി = 0,4 ലിറ്റർ = 0,4 ഡിഎം ³ = (0,4)(1000 സെ.മീ ³ ) = 400 സെ.മീ ³

ജലത്തിന്റെ പ്രത്യേക താപം = 1,0 കലോറി ^-1 . ^o സി ^-1

ജലത്തിന്റെ സാന്ദ്രത = 1 ഗ്രാം/സെ.മീ ³

ചോദിച്ചു: മിശ്രിത താപനില

ഉത്തരം:

സാന്ദ്രത സൂത്രവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് ചൂടുള്ളതും തണുത്തതുമായ വെള്ളത്തിന്റെ പിണ്ഡം കണക്കാക്കുക:

മീ = ρ വി

m = പിണ്ഡം, ρ = സാന്ദ്രത, V = വ്യാപ്തം

ചൂടുവെള്ളത്തിന്റെ പിണ്ഡം: m = ρ V = ( 1 gr/cm ³ )(250 cm ³ ) = 250 ഗ്രാം

തണുത്ത വെള്ളത്തിന്റെ പിണ്ഡം: m = ρ V = ( 1 gr/cm ³ )(400 cm ³ ) = 400 ഗ്രാം

ബ്ലാക്ക്സ് പ്രിൻസിപ്പൽ ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് മിശ്രിതത്തിന്റെ താപനില കണക്കാക്കുക:

തണുത്ത വെള്ളം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന താപം = ചൂടുവെള്ളം പുറത്തുവിടുന്ന താപം

mc Δ T = mc Δ T

വിശിഷ്ട താപം ഒന്നുതന്നെയായതിനാൽ അത് സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന് ഒഴിവാക്കപ്പെടുന്നു.

m Δ T = m Δ T

(400)(ടി-35) = (250)(100-ടി)

400T – 14000 = 25000 – 250T

400T + 250T = 25000 + 14000

650 റ്റി = 39000

ടി = 39000 / 650

ടി = 60 ^ഒ സി