Prinċipju Iswed

Nifhmu l-Prinċipji l-Iswed

Jekk inħalltu ilma sħun u ilma kiesaħ f'kontenitur miftuħ (pereżempju barmil), allura jseħħ trasferiment tas-sħana mill-ilma sħun għall-ilma kiesaħ. Peress li l-kontenitur ikun miftuħ, parti mis-sħana tevapora. sħana jiċċaqlaq fl-arja. Il-kontenitur jisħon ukoll. Is-sħana rilaxxata mill-ilma sħun mhux biss tiġi assorbita mill-ilma kiesaħ, iżda wkoll mill-arja u l-kontenitur. F'dan il-każ, il-barmil huwa sistema mhux iżolata.

Jekk inħalltu ilma sħun u ilma kiesaħ f'termos magħluq, dan jiġri trasferiment tas-sħana minn ilma sħun għal ilma kiesaħ. Termos huwa sistema iżolata Għalhekk, l-ebda sħana ma tiġi trasferita lejn l-arja jew lejn it-termos. Is-sħana rilaxxata mill-ilma sħun tiġi assorbita biss mill-ilma kiesaħ sakemm it-taħlita ta' ilma sħun u kiesaħ tilħaq ċerta temperatura. ekwilibriju termali.

Prinċipju Iswed jiddikjara li f'sistema magħluqa iżolata, is-sħana rilaxxata minn oġġett b'temperatura għolja = is-sħana assorbita minn oġġett b'temperatura baxxa.

Il-formula bażika ta' Black
Q_lepas =Q_miraġġ
Deskrizzjoni: Q_lepas = sħana rilaxxata minn oġġett b'temperatura għolja, Q_miraġġ = sħana assorbita minn oġġetti b'temperatura baxxa.

Eżempji ta' mistoqsijiet dwar il-prinċipju ta' Black

1. Biċċa ħadid jaħraq b'massa ta' 1 kg u temperatura ta' 100 ^oC jitqiegħed f'kontenitur li fih ilma b'massa ta' 2 kg u temperatura ta' 20 ^oC. X'inhi t-temperatura finali tat-taħlita? Sħana speċifika tal-ħadid = 450 J/kg C^o, sħana speċifika tal-ilma = 4200 J/kg C^o.
Diskussjoni:
Huwa magħruf :
m ħadid = 1 kg, T_besi = 100 ^oC, m ilma = 2 kg, T_arja = 20 ^oC, ħadid c = 450 J/kg C^o, c ilma = 4200 J/kg C^o.
Mistoqsi :
Taħlita T?
Jawab :
Il-ħadid għandu temperatura ogħla mill-ilma u għalhekk il-ħadid jirrilaxxa s-sħana, filwaqt li l-ilma jassorbi s-sħana.
(m)(ċ)(delta T) = (m)(ċ)(delta T)
(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)
(450)(100-T) = (8400)(T-20)
45000 – 450T = 8400 T – 168000
45000 + 168000 = 8400 T + 450 T
213000 = 8850 T
T = 213000 : 8850
T = 24 ^oC
Suhu It-temperatura finali ta' taħlita ta' ħadid jaħraq u ilma kiesaħ meta t-tnejn ikunu f'ekwilibriju termali hija ta' 24 grad. ^oC.

2. Mistoqsijiet Nru. 20 tal-Eżami Nazzjonali tal-Fiżika SMA/MA 2015/2016

Sa 75 gramma ilma f'temperatura ta' 0^oC imħallat ma' 50 gramma ilma sabiex it-temperatura tat-taħlita tkun 40^oC, allura t-temperatura inizjali ta' 50 gramma ilma hija…

A. 125^oC

B. 120^oC

C. 110^oC

D. 100^oC

E. 80^oC

Diskussjoni

Huwa magħruf li:

Massa tal-ilma 1 (m₁) = 75 gramma

Temperatura inizjali tal-ilma 1 (T₁) = 0^oC

Massa tal-ilma 2 (m₂) = 50 gramma

Temperatura finali tat-taħlita (T) = 40^oC

L-unitajiet tal-massa huma l-istess għalhekk mhi meħtieġa l-ebda konverżjoni.

Mistoqsi: Temperatura inizjali tal-ilma 2 (T₂)

Tweġiba:

Prinċipju Iswed jiddikjara li f'sistema magħluqa iżolata, is-sħana rilaxxata minn oġġett b'temperatura għolja hija l-istess bħas-sħana assorbita minn oġġett b'temperatura baxxa.

Q_lepas =Q_miraġġ

m₁ c (ΔT₁) = m₂ c (ΔT₂)

Is-sħana speċifika tal-ilma hija l-istess allura c eliminat mill-ekwazzjoni.

m₁ (ΔT₁) = m₂ (ΔT₂)

(75)(40 – 0) = (50)(T₂ - 40)

(75)(40) = (50)(T)₂ - 40)

3000 = 50 T₂ - 2000

3000 + 2000 = 50 T₂

5000 = 50 T₂

T₂ = 100

It-tweġiba korretta hija D.

3. Mistoqsija Nru. 20 tal-Eżami Nazzjonali tal-Fiżika SMA/MA 2015/2016

Metall ta' 200 gramma jissaħħan għal 120^oImbagħad C jitqiegħed f'100 gramma ilma f'temperatura ta' 30^oC. Wara li t-taħlita tkun ibbilanċjata, it-temperatura ssir 60^oC. Jekk is-sħana speċifika tal-ilma hija 4200 J.kg^{-1 o}C^-1, allura s-sħana speċifika tal-metall hija….

A. 10,5 J.kg^-1oC^-1

B. 105 J.kg^-1oC^-1

Ċ. 150 J.kg^-1oC^-1

D. 1050 J.kg^-1oC^-1

E. 1500 J.kg^-1oC^-1

Diskussjoni

Konverżjoni ta' unitajiet tal-massa minn grammi għal kilogrammi (Sistema Internazzjonali ta' Unitajiet)

Huwa magħruf li:

Massa tal-metall (m₁) = 200 gramma = 0,2 kg

Temperatura tal-metall (T₁) = 120^oC

Massa tal-ilma (m₂) = 100 gramma = 0,1 kg

Temperatura tal-ilma (T₂) = 30^oC

Temperatura finali tat-taħlita (T) = 60^oC

Sħana speċifika tal-ilma (c₂) = 4200 J.kg^{-1 o}C^-1

Mistoqsi: Sħana speċifika tal-metall (c₁)

Tweġiba:

Q_lepas =Q_miraġġ

m₁ c₁ (ΔT₁) = m₂ c₂ (ΔT₂)

(0,2)(ċ₁)(120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)

(0,2)(ċ₁)(60) = (0,1)(4200)(30)

12 ċ₁ = 12600

c₁ = 12600/12

c₁ = 1050

It-tweġiba korretta hija D.

4. Mistoqsijiet tal-Eżami Nazzjonali tal-SMA/MA tal-2018

Ilma jagħli (100^oC) 250 ml jitferra’ f’kazzola li fiha 400 ml ilma f’temperatura ta’ 35^oC. Wara li jseħħ l-ekwilibriju termali, it-temperatura tat-taħlita hija… (sħana speċifika tal-ilma 1,0 kal.gr^-1.^oC^-1)

Diskussjoni

Huwa magħruf:

Temperatura tal-ilma sħun = 100 ^oC

Volum ta' ilma sħun = 250 ml = 0,25 litri = 0,25 dm³ = (0,25)(1000 ċm³) = 250 ċm³

Temperatura tal-ilma kiesaħ = 35 ^oC

Volum ta' ilma kiesaħ = 400 ml = 0,4 litri = 0,4 dm³ = (0,4)(1000 ċm³) = 400 ċm³

Sħana speċifika tal-ilma = 1,0 kal.gr^-1.^oC^-1

Densità tal-ilma = 1 gr/cm³

Mistoqsi: Temperatura tat-taħlita

Tweġiba:

Ikkalkula l-massa ta' ilma sħun u kiesaħ billi tuża l-formula tad-densità:

m = ρ V

m = massa, ρ = densità, V = volum

Massa ta' ilma sħun: m = ρ V = (1 g/ċm³)(250 ċm³) = 250 gramma

Massa ta' ilma kiesaħ: m = ρ V = (1 g/ċm³)(400 ċm³) = 400 gramma

Ikkalkula t-temperatura tat-taħlita billi tuża l-formula tal-prinċipju ta' Black:

Sħana assorbita mill-ilma kiesaħ = sħana rilaxxata mill-ilma sħun

mc ΔT = mc ΔT

Is-sħana speċifika hija l-istess u għalhekk hija eliminata mill-ekwazzjoni.

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 ^oC