1. Tanthauzo la mfundo yakuda
Ngati tisakaniza madzi otentha ndi ozizira mu chidebe chotseguka (monga chidebe), kutentha kumasamuka kuchoka pa madzi otentha kupita ku madzi ozizira. Chifukwa chidebecho chili chotseguka, ndiye kuti kutentha kwina kumapita mumlengalenga. Chidebecho chimafundanso. Kutentha komwe kumatulutsidwa ndi madzi otentha sikumangoyamwa ndi madzi ozizira okha, komanso kumayamwa ndi mlengalenga ndi zidebe. Pankhaniyi, chidebecho ndi njira yosadzipatula. Tikasakaniza madzi otentha ndi ozizira mu thermos yotsekedwa, kutentha kumasamuka kuchoka pa madzi otentha kupita ku madzi ozizira. Ma thermos ndi machitidwe odzipatula, kotero palibe kutentha komwe kumapita mumlengalenga kapena thermos. Madzi ozizira amangoyamwa kutentha komwe kumatulutsidwa ndi madzi otentha mpaka chisakanizo cha madzi otentha ndi madzi ozizira chifike pamlingo wofanana ndi kutentha.
Mfundo Yakuda imati mu dongosolo lotsekedwa lokha, kutentha komwe kumatulutsidwa ndi chinthu chotentha kwambiri = kutentha komwe kumatengedwa ndi chinthu chotentha pang'ono.
2. Njira ya mfundo yakuda
Kutulutsa Q = kuyamwa kwa Q
Kutulutsa Q = kutentha komwe kumatulutsidwa ndi zinthu zotentha kwambiri, kuyamwa kwa Q = kutentha komwe kumatengedwa ndi zinthu zotentha pang'ono.
3. Zitsanzo za mafunso ndi zokambirana
Chitsanzo cha vuto 1.
Chitsulo chotentha chokhala ndi kulemera kwa 1 kg ndi kutentha kwa 100 o C chimayikidwa mu chidebe chokhala ndi 2 kg ya madzi ndi kutentha kwa 20 o C. Kodi kutentha kwa chisakanizo chomaliza ndi kotani? Kutentha kwapadera kwa chitsulo = 450 J/kg Co , kutentha kwapadera kwa madzi = 4200 J/kg Co.
Zodziwika:
Kulemera kwa chitsulo (m) = 1 kg
Kutentha kwa chitsulo (T) = 100 o C
Kulemera kwa madzi (m) = 2 kg
Kutentha kwa madzi (T) = 20 o C
Kutentha kwapadera kwa chitsulo (c) = 450 J/kg C o
Kutentha kwapadera kwa madzi (c) = 4200 J/kg C o
Akufuna: T?
Yankho:
Chitsulo chimakhala ndi kutentha kwakukulu kuposa madzi kotero kuti chitsulo chimatulutsa kutentha, madzi amayamwa kutentha.
Kutulutsa Q = kuyamwa kwa Q
mc ΔT = mc ΔT
(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 o C
Kutentha komaliza kwa chisakanizo cha chitsulo chotentha ndi madzi ozizira pamene zonse zili mu kutentha ndi 24 o C.
Chitsanzo cha nkhani 2.
0.2 kg ya ayezi wosakaniza ndi tiyi wofunda ndi kulemera kwa 0.2 kg. Kutentha kwa ayezi = -10 o C, kutentha kwa tiyi wofunda = 40 o C. Kutentha kwa ayezi = 2100 J/kg Co , kutentha kwa madzi = 4200 J/kg Co , kutentha kwa madzi = 334000 J/kg. Ayezi ndi tiyi zimasakanizidwa mu dongosolo lodzipatula, lotsekedwa.
Zodziwika:
Kulemera kwa ayezi (m) = 0.2 kg
Unyinji wa tiyi (m) = 0.2 kg
Kutentha kwa madzi enieni (c) = 4180 J/kg C o
Kutentha kwa ayezi (c) = 2100 J/kg C o
Kutentha kwa kusakanikirana kwa madzi (L F ) = 334 x 10 3 J/kg
Kutentha kwa ayezi (T ayezi ) = -10 o C
Kutentha kwa tiyi ( tiyi wa T ) = 40 o C
Kufunidwa: T osakaniza
Yankho:
Gawo loyamba, yerekezerani momwe zinthu zilili
Kutentha komwe kuyenera kutulutsidwa ndi madzi kuti kuchepetse kutentha kwa 0.2 kg ya tiyi wofunda, kuyambira 40 oC mpaka 0 oC
Kutulutsa kwa Q = mc ∆T
Kutulutsa kwa Q = (0.2 kg) (4180 J/Kg Co ) (40 o C – 0 o C)
Kutulutsa kwa Q = (0.2 kg) (4180 J/Kg Co ) (40 o C)
Kutulutsidwa kwa Q = 33,440 Joule
Kutulutsa kwa Q = 33.44 kJ
Kutentha kumatengedwa ndi ayezi wokwana 0.2 kg kuti kuwonjezere kutentha kuchokera pa -10 o C mpaka 0 o C
Q yotengedwa = mc ∆T
Q imayamwa = (0.2 kg) (2100 J/Kg Co ) (0 o C – (-10 o C))
Q yotengedwa = (0.2 kg) (2100 J/Kg Co2 ) (10 o C)
Q yotengedwa = 4,200 Joule
Q yotengedwa = 4.2 kJ
Kutentha kumayamwa kuti kusungunuke 0.2 kg ya ayezi (kutentha kumafunika kuti ayezi onse asungunuke m'madzi)
Kusakanikirana kwa Q = m L F
Kusakanikirana kwa Q = (0.2 kg) (334 x 10 3 J/kg)
Kusakanikirana kwa Q = 66.8 x 10 3 Joule
Kusakanikirana kwa Q = 66.8 kJ
Kutengera ndi mawerengedwe omwe ali pamwambapa, zotsatira zake:
Kutulutsa kwa Q = 33.44 kJ
Kuchuluka kwa Q = 4.2 kJ
Kusakanikirana kwa Q = 66.8 kJ
Tiyi akatulutsa kutentha kokwana 33.44 kJ, kutentha kwa tiyi kumasintha kuchoka pa 40 o C kufika pa 0 o C. Kutentha kwina komwe kumatulutsidwa (pafupifupi 4.2 kJ) kumagwiritsidwa ntchito kukweza kutentha kwa ayezi kuchokera pa -10 o C kufika pa 0 o C. 33.44 kJ – 4.2 kJ = 29.24 kJ. Kutentha kotsala = 29.24 kJ. Kuti ayezi onse asungunuke m'madzi pamafunika kutentha kwa 66.8 kJ. Kutentha kotsalako ndi 29.24 kJ yokha.
Pomaliza, kutentha komwe kumachokera ku tiyi wofunda kumangogwiritsidwa ntchito kukweza kutentha kwa ayezi kuchokera pa -10 o C mpaka 0 o C ndikusungunula ayezi. Ayezi ena asungunuka kukhala madzi; ena sanasungunuke. Pakusintha chinthu cholimba kukhala madzi, kutentha sikusintha. Chifukwa chake, kutentha kwa chisakanizo chomaliza = 0 o C.
Chitsanzo cha vuto 3.
unyinji wa tiyi wotentha (m) = 0.4 kg,
kulemera kwa ayezi (m) = 0.2 kg,
kutentha kwa ayezi = -10 o C
kutentha kwa tiyi wotentha = 90 o C.
Ngati zonse ziwiri zasakanizidwa, kutentha kwa chisakanizo chomaliza ndi kotani?
Kutentha kwapadera kwa madzi (c) = 4180 J/kg Co2 ,
Kutentha kwa ayezi (c) = 2100 J/kg Co2 ,
Kutentha kwa kusakanikirana kwa madzi (L F ) = 334 x 103 J/kg
Yankho:
Gawo loyamba: Yerekezerani momwe zinthu zilili
Kutentha komwe kuyenera kutulutsidwa ndi madzi kuti kuchepetse kutentha kwa 0.4 kg ya tiyi wotentha, kuyambira 90 o C mpaka 0 o C
Kutulutsa kwa Q = mc ∆T
Kutulutsa kwa Q = (0.4 kg) (4180 J/Kg Co ) (90 o C – 0 o C)
Kutulutsa kwa Q = (0.4 kg) (4180 J/Kg Co ) (90 o C)
Kutulutsidwa kwa Q = 150,480 Joule
Kutulutsa kwa Q = 150.48 kJ
Kutentha komwe kumatengedwa ndi ayezi wa 0.2 kg kuonjezera kutentha kwake kuchokera pa -10 o C mpaka 0 o C
Q yotengedwa = mc ∆T
Q imayamwa = (0.2 kg) (2100 J/Kg Co ) (0 o C – (-10 o C))
Q yotengedwa = (0.2 kg) (2100 J/Kg Co2 ) (10 o C)
Q yotengedwa = 4,200 Joule
Q yotengedwa = 4.2 kJ
Kutentha kumafunika kuti kusungunuke 0.2 kg ya ayezi (kutentha kumafunika kuti ayezi yonse isinthe kukhala madzi)
Kusakanikirana kwa Q = m L F
Kusakanikirana kwa Q = (0.2 kg) (334 x 10 3 J/Kg)
Kusakanikirana kwa Q = 66.8 x 10 3 Joule
Kusakanikirana kwa Q = 66.8 kJ
Kutengera ndi mawerengedwe omwe ali pamwambapa, zotsatira zake:
Kutulutsa kwa Q = 150.48 kJ
Q yotengedwa = 4.2 kJ
Kusakanikirana kwa Q = 66.8 kJ
Tiyi wotentha akatulutsa kutentha kwa 150.48 kJ, kutentha kwa tiyi wotentha kunasintha kuchoka pa 90 o C kufika pa 0 o C. Kutentha kwina komwe kunatulutsidwa (pafupifupi 4.2 kJ) kunagwiritsidwa ntchito kukweza kutentha kwa ayezi kuchokera pa -10 o C kufika pa 0 o C.
150.48 kJ – 4.2 kJ = 146.28 kJ. Kutentha kotsala = 146.28 kJ.
Kutentha komwe kumafunika kuti ayezi onse asungunuke m'madzi ndi 66.8 kJ yokha. 146.28 kJ – 66.8 kJ = 79.48 kJ. Zinapezeka kuti chowonjezera chinali 79.48 kJ. Tiyi wotentha satulutsa kutentha konse mpaka kutentha kuchepe kufika pa 0 o C. Pomaliza: kutentha kwa chisakanizo chomaliza kuyenera kukhala koposa 0 o C.
Gawo Lachiwiri: Dziwani kutentha komaliza (T)
Kutentha komwe kumafunika kuti kuwonjezere kutentha kwa ayezi kuchokera pa -10 o C mpaka 0 o C = 4200 Joules
Kutentha kunayenera kusungunula ayezi onse m'madzi otchedwa kutentha kobisika = 66,800 Joules
Kutentha kunayenera kuwonjezera kutentha kwa madzi (madzi ochokera ku ayezi yonse) kuchokera pa 0 o C mpaka T = (ayisi) (kutentha kwa madzi) (T – 0 o C) = (0.2 kg) (4180 J/kg Co ) (T) = (836 T) J/C o
Kutentha komwe kumatulutsidwa ndi tiyi wofunda kuti achepetse kutentha kuchokera pa 90 o C mpaka T = (madzi ambiri otentha) (mtundu wa madzi otentha) (90 o C – T) = (0.4 kg) (4180 J/kg Co ) (90 o C – T) = 1672 J/C o (90 o C – T) = 150,480 J – (1672 T) J/C o
4200 J + 66,800 J + (836 T) J/C o = 150,480 J – (1672 T) J/C o
71,000 J + (836 T) J/C o = 150,480 J – (1672 T) J/C o
(836 T) J/C o + (1672 T) J/C o = 150,480 J – 71,000 J
(2508 T) J/C o = 79,480 J
T = 31.7 o C
Kutentha komaliza = 31.7 o C
