Il-prinċipju l-Iswed – problemi u soluzzjonijiet
1. 200 gramma ilma f'temperatura ta' 30°C imħallta ma' 100 gramma ilma f'temperatura ta' 90°C. Is- sħana speċifika tal-ilma = 1 kal.gram −1 °C −1 . Iddetermina t-temperatura finali tat-taħlita!
Magħruf:
Massa ta' ilma 2 (m1 ) = 200 gramma
Temperatura tal-ilma 1 (T1 ) = 30 ° C
Massa tal-ilma 2 (m2 ) = 100 gramma
Temperatura tal-ilma 2 (T2 ) = 90 ° C
Is-sħana speċifika għall-ilma (c) = 1 kal.gram −1 °C −1
Meħtieġa: It-temperatura finali
Soluzzjoni:
Sħana rilaxxata minn ilma aktar kiesaħ (Q2 ) = sħana assorbita minn ilma aktar kiesaħ ( Q1 )
m2c ( ΔT) = m1c ( ΔT)
(100)(1)(90 – T) = (200)(1)(T – 30)
(100)(90 – T) = (200)(T – 30)
9000 – 100T = 200T – 6000
9000 + 6000 = 200T + 100T
15000 = 300T
T = 15000/300
T = 50 ° C
2. 60 gramma f'90 ° C imħallta ma' 40 gramma ilma f'25 ° C . X'inhi t-temperatura finali tat-taħlita? Is-sħana speċifika għall-ilma = 1 kal.g⁻¹ . ° C⁻¹.
Magħruf:
Massa tal-ilma 1 (m1 ) = 60 gramma
Temperatura tal-ilma 1 (T1 ) = 90 ° C
Massa tal-ilma 2 (m2 ) = 40 gramma
Temperatura tal-ilma 2 (T2 ) = 25 ° C
Is-sħana speċifika għall-ilma (c) = 1 kal.g -1 . o C -1
Meħtieġa: It-temperatura finali
Soluzzjoni:
Sħana rilaxxata minn ilma aktar kiesaħ (Q2 ) = sħana assorbita minn ilma aktar kiesaħ ( Q1 )
m1c ( ΔT) = m2c ( 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 ° C
3. M gramma silġ f'0 ° C imqiegħed fi 340 gramma ilma f'20 ° C f'kontenitur speċifiku. Sħana latenti tal-fużjoni (L silġ ) = 80 cal g -1 , is-sħana speċifika tal-ilma (c ilma ) = 1 cal g - 1 ° C -1 . Is-silġ kollu jdub u l-ekwilibriju termali = 5 ° C. Sib il-massa tas-silġ.
Magħruf:
Massa tal-ilma (m) = 340 gramma
Temperatura tas-silġ (T silġ ) = 0 ° C
Temperatura tal-ilma (T ilma ) = 20 ° C
Temperatura ta' ekwilibriju termali (T) = 5 ° C
Sħana latenti tal-fużjoni għas-silġ (L silġ ) = 80 kal g -1
Is-sħana speċifika għall-ilma (c ilma ) = 1 cal g -1 o C -1
Meħtieġa: Massa tas-silġ (M)
Soluzzjoni:
Sħana rilaxxata mill-ilma (Q2 ) = sħana assorbita mis-silġ ( Q1 )
m ilma c ilma (ΔT) = m silġ L silġ + m silġ c ilma (ΔT)
(340)(1)(20-5) = M (80) + M (1)(5-0)
(340)(15) = 80M + 5M
5100 = 85M
M = 5100/85
M = 60 gramma
4. Ram f'100 ° C imqiegħed f'128 gramma ilma f'30 ° C. Is-sħana speċifika għall-ilma hija 1 kal.g -1 °C -1 u s-sħana speċifika għar-ram hija 0.1 kal.g -1 °C -1 . Jekk it-temperatura tal-ekwilibriju termali hija = 36 ° C, x'inhi l-massa tar-ram?
Magħruf:
Temperatura tar-ram (T1 ) = 100 ° C
Is-sħana speċifika għar-ram (c 1 ) = 0.1 cal.g -1o C -1
Massa tal-ilma (m² ) = 128 gramma
Temperatura tal-ilma (T2 ) = 30 ° C
Is-sħana speċifika għall-ilma (c2 ) = 1 kal.g -1oC -1
It-temperatura tal-ekwilibriju termali (T) = 36 ° C
Meħtieġa: Massa tar-ram ( m1 )
Soluzzjoni:
Q ram = Q ilma
m 1 c 1 ΔT = m 2 c 2 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 gramma
5. Ċomb ta' 3 kg bis-sħana speċifika għaċ-ċomb hija ta' 1400 J.kg -1 C -1 f'temperatura ta' 80 ° C imqiegħed f'10 kg ilma bis-sħana speċifika għall-ilma hija ta' 4200 J.kg -1 C -1 . It-temperatura tal-ekwilibriju termali hija ta' 20 ° C. X'inhi t-temperatura inizjali tal-ilma.
Magħruf:
Massa taċ-ċomb (m1 ) = 3 kg
Is-sħana speċifika għaċ-ċomb (c 1 ) = 1400 J.kg -1 C -1
Temperatura taċ-ċomb (T1 ) = 80 ° C
Massa tal-ilma (m2 ) = 10 kg
Is-sħana speċifika tal-ilma (c2 ) = 4200 J.kg -1 C -1
It-temperatura tal-ekwilibriju termali (T) = 20 ° C
Meħtieġa: It-temperatura inizjali tal-ilma ( T2 )
Soluzzjoni:
Rilaxx ta' Q = Assorbiment ta' Q
Q ċomb = Q ilma
m 1 c 1 ΔT = m 2 c 2 ΔT
(3)(1400)(80-20) = (10)(4200)(20-T)
(4200)(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
It-temperatura inizjali tal-ilma hija 14 ° C.
6. 75 gramma ilma f'0 ° C imħallta ma' 50 gramma ilma sabiex it-temperatura tat-taħlita tkun 40 ° C. X'inhi t-temperatura inizjali ta' 50 gramma ilma.
Magħruf:
Massa tal-ilma 1 (m1 ) = 75 gramma
It-temperatura inizjali tal-ilma 1 (T1 ) = 0 ° C
Massa tal-ilma 2 (m2 ) = 50 gramma
It-temperatura tat-taħlita (T) = 40 ° C
Meħtieġa: It-temperatura inizjali tal-ilma 2 (T 2 )
Soluzzjoni:
Sħana rilaxxata minn ilma aktar kiesaħ (Q rilaxx ) = sħana assorbita minn ilma aktar kiesaħ (Q assorbiment )
m1c ( ΔT1 ) = m2c ( ΔT2 )
m1 ( ΔT1 ) = m2 ( ΔT2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T2 – 40)
(75)(40) = (50)(T2 – 40)
3000 = 50 T2 – 2000
3000 + 2000 = 50 T²
5000 = 50 T²
T2 = 100 ° C
7. Metall ta' 200 gramma msaħħan sa 120 ° C, imbagħad imqiegħed f'100 gramma ilma fi 30 ° C. It-temperatura tat-taħlita f'ekwilibriju termali hija 60 ° C. Jekk is-sħana speċifika tal-ilma hija 4200 J.kg -1° C -1 , x'inhi s-sħana speċifika tal-metall.
Soluzzjoni:
Ikkonverti unitajiet tal-massa minn grammi għal kilogrammi (Unitajiet Internazzjonali)
Magħruf:
Massa tal-metall (m1 ) = 200 gramma = 0.2 kg
Temperatura tal-metall (T1 ) = 120 ° C
Massa tal-ilma (m² ) = 100 gramma = 0.1 kg
Temperatura tal-ilma (T2 ) = 30 ° C
It-temperatura tat-taħlita (T) = 60 ° C
Is-sħana speċifika tal-ilma (c2 ) = 4200 J.kg -1 oC - 1
Meħtieġa: Is-sħana speċifika tal-metall ( c1 )
Soluzzjoni:
Rilaxx ta' Q = Assorbiment ta' Q
m₁ c₁ ( ΔT₁ ) = m₂ c₂ ( ΔT₂ )
(0.2)(ċ 1 )(120 – 60) = (0.1)(4200)(60 – 30)
(0.2)(ċ 1 )(60) = (0.1)(4200)(30)
12 ċ 1 = 12600
ċ 1 = 12600 / 12
ċ 1 = 1050
1. Mistoqsija: Min kien Joseph Black? Tweġiba: Joseph Black kien tabib u kimiku Skoċċiż tas-seklu 18, magħruf għall-iskoperti tiegħu tas-sħana latenti, is-sħana speċifika, u d-dijossidu tal-karbonju.
2. Mistoqsija: X'inhi s-sħana latenti? Tweġiba: Is-sħana latenti hija l-ammont ta' enerġija assorbita jew rilaxxata minn sustanza waqt bidla fil-fażi, bħat-tidwib jew it-togħlija, mingħajr ma tinbidel it-temperatura tagħha.
3. Mistoqsija: Kif inhi differenti s-sħana latenti mis-sħana sensibbli? Tweġiba: Filwaqt li s-sħana sensibbli tikkawża bidla fit-temperatura ta' sustanza mingħajr bidla fil-fażi, is-sħana latenti tikkawża bidla fil-fażi mingħajr bidla fit-temperatura.
4. Mistoqsija: X'sinifikat kellhom l-esperimenti ta' Black dwar is-sħana latenti fuq l-istudju tat-termodinamika? Tweġiba: Ix-xogħol ta' Black stabbilixxa l-fehim fundamentali tal-enerġija tas-sħana u l-konservazzjoni tagħha, u witta t-triq għal aktar avvanzi fit-termodinamika u l-kalorimetrija.
5. Mistoqsija: Għaliex is-silġ f'0°C u l-ilma f'0°C għandhom ammonti differenti ta' enerġija tas-sħana? Tweġiba: Is-silġ f'0°C jeħtieġ li jassorbi s-sħana latenti tal-fużjoni biex isir ilma f'0°C. Għalhekk, l-ilma f'0°C għandu aktar enerġija tas-sħana mis-silġ fl-istess temperatura minħabba din is-sħana latenti assorbita.
6. Mistoqsija: X'inhi s-sħana speċifika? Tweġiba: Is-sħana speċifika hija l-ammont ta' enerġija tas-sħana meħtieġa biex tgħolli t-temperatura ta' unità ta' massa ta' sustanza b'grad Celsius jew Kelvin wieħed.
7. Mistoqsija: Kif wassal ix-xogħol ta’ Black fuq is-sħana speċifika għall-fehim tal-kapaċitajiet tas-sħana differenti tas-sustanzi? Tweġiba: Black skopra li mases ugwali ta’ sustanzi differenti kienu jeħtieġu ammonti differenti ta’ sħana biex jinkiseb l-istess bidla fit-temperatura. Din l-osservazzjoni introduċiet il-kunċett tal-kapaċitajiet tas-sħana speċifiċi tas-sustanzi.
8. Mistoqsija: Għaliex il-kunċett tas-sħana latenti huwa kruċjali fis-sistemi tat-temp? Tweġiba: Is-sħana latenti għandha rwol sinifikanti fis-sistemi tat-temp minħabba l-enerġija involuta fil-bidliet fil-fażi tal-ilma, bħall-evaporazzjoni u l-kondensazzjoni. Dan it-trasferiment tal-enerġija jaffettwa t-temperatura, il-formazzjoni tas-sħab, u x-xejriet tat-temp.
9. Mistoqsija: Liema apparat uża Joseph Black biex ikejjel il-bidliet fis-sħana fl-esperimenti tiegħu? Tweġiba: Black uża kalorimetru sempliċi, strument għall-kejl tal-bidla fis-sħana, fl-esperimenti tiegħu biex jikkwantifika l-ammont ta’ sħana assorbita jew rilaxxata.
10. Mistoqsija: Kif ikkontribwiet l-iskoperta ta' Black tad-dijossidu tal-karbonju (li hu sejjaħ "arja fissa") għall-kimika? Tweġiba: L-identifikazzjoni ta' Black tad-dijossidu tal-karbonju bħala gass distint differenti mill-arja atmosferika kienet kruċjali fl-avvanz tal-kimika tal-gass u wittiet it-triq għall-fehim tar-reazzjonijiet kimiċi li jinvolvu l-gassijiet.
