ਕਾਲੇ ਸਿਧਾਂਤਾਂ ਨੂੰ ਸਮਝਣਾ
ਜੇਕਰ ਅਸੀਂ ਇੱਕ ਖੁੱਲ੍ਹੇ ਡੱਬੇ (ਉਦਾਹਰਣ ਵਜੋਂ, ਇੱਕ ਬਾਲਟੀ) ਵਿੱਚ ਗਰਮ ਅਤੇ ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਨੂੰ ਮਿਲਾਉਂਦੇ ਹਾਂ, ਤਾਂ ਗਰਮੀ ਗਰਮ ਪਾਣੀ ਤੋਂ ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਕਿਉਂਕਿ ਡੱਬਾ ਖੁੱਲ੍ਹਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਲਈ ਕੁਝ ਗਰਮੀ ਹਵਾ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਡੱਬਾ ਵੀ ਗਰਮ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਗਰਮ ਪਾਣੀ ਦੁਆਰਾ ਛੱਡੀ ਗਈ ਗਰਮੀ ਨਾ ਸਿਰਫ਼ ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਦੁਆਰਾ, ਸਗੋਂ ਹਵਾ ਅਤੇ ਡੱਬੇ ਦੁਆਰਾ ਵੀ ਸੋਖ ਲਈ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ, ਬਾਲਟੀ ਇੱਕ ਗੈਰ-ਅਲੱਗ-ਥਲੱਗ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਹੈ।
ਜਦੋਂ ਅਸੀਂ ਇੱਕ ਬੰਦ ਥਰਮਸ ਵਿੱਚ ਗਰਮ ਅਤੇ ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਨੂੰ ਮਿਲਾਉਂਦੇ ਹਾਂ, ਤਾਂ ਗਰਮੀ ਗਰਮ ਪਾਣੀ ਤੋਂ ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਥਰਮਸ ਇੱਕ ਅਲੱਗ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਹੈ , ਇਸ ਲਈ ਕੋਈ ਵੀ ਗਰਮੀ ਹਵਾ ਜਾਂ ਥਰਮਸ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੀ। ਗਰਮ ਪਾਣੀ ਦੁਆਰਾ ਛੱਡੀ ਗਈ ਗਰਮੀ ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਦੁਆਰਾ ਸਿਰਫ਼ ਉਦੋਂ ਤੱਕ ਸੋਖੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਜਦੋਂ ਤੱਕ ਮਿਸ਼ਰਣ ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਤੱਕ ਨਹੀਂ ਪਹੁੰਚ ਜਾਂਦਾ ।
ਬਲੈਕ ਦਾ ਸਿਧਾਂਤ ਦੱਸਦਾ ਹੈ ਕਿ ਇੱਕ ਅਲੱਗ-ਥਲੱਗ ਬੰਦ ਸਿਸਟਮ ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀ ਵਸਤੂ ਦੁਆਰਾ ਛੱਡੀ ਗਈ ਗਰਮੀ = ਇੱਕ ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀ ਵਸਤੂ ਦੁਆਰਾ ਸੋਖੀ ਗਈ ਗਰਮੀ।
ਕਾਲੇ ਦਾ ਮੁੱਢਲਾ ਫਾਰਮੂਲਾ
Qਲੇਪਾਸ = ਪ੍ਰਸੋਖਣਾ
ਵਰਣਨ: Qਲੇਪਾਸ = ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀ ਵਸਤੂ ਦੁਆਰਾ ਛੱਡੀ ਗਈ ਗਰਮੀ, Qਸੋਖਣਾ = ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀਆਂ ਵਸਤੂਆਂ ਦੁਆਰਾ ਸੋਖੀ ਗਈ ਗਰਮੀ।
ਬਲੈਕ ਦੇ ਸਿਧਾਂਤ ਉਦਾਹਰਨ ਸਵਾਲ
1. ਗਰਮ ਲੋਹੇ ਦਾ ਇੱਕ ਟੁਕੜਾ ਜਿਸਦਾ ਭਾਰ 1 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ 100 ਹੈ। oC ਨੂੰ 2 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ ਪੁੰਜ ਅਤੇ 20 ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੇ ਪਾਣੀ ਵਾਲੇ ਕੰਟੇਨਰ ਵਿੱਚ ਪਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। oC. ਮਿਸ਼ਰਣ ਦਾ ਅੰਤਮ ਤਾਪਮਾਨ ਕੀ ਹੈ? ਲੋਹੇ ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਗਰਮੀ = 450 J/kg Co, ਪਾਣੀ ਦੀ ਖਾਸ ਗਰਮੀ = 4200 J/kg Co.
ਚਰਚਾ:
ਡਿਕੇਤਹੁਈ :
m ਲੋਹਾ = 1 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ, Tਚਰਬੀ = 100 oC, m ਪਾਣੀ = 2 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ, Tਹਵਾਈ = 20 oC, c ਆਇਰਨ = 450 J/kg Co, c ਪਾਣੀ = 4200 J/kg Co.
ਪੁੱਛਿਆ :
ਟੀ ਮਿਕਸ?
ਜਵਾਬ :
ਲੋਹੇ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਪਾਣੀ ਨਾਲੋਂ ਵੱਧ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਇਸ ਲਈ ਲੋਹਾ ਗਰਮੀ ਛੱਡਦਾ ਹੈ, ਪਾਣੀ ਗਰਮੀ ਨੂੰ ਸੋਖ ਲੈਂਦਾ ਹੈ।
(m)(c)(ਡੈਲਟਾ T) = (m)(c)(ਡੈਲਟਾ T)
(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)
(450)(100-ਟੀ) = (8400)(ਟੀ-20)
45000 – 450T = 8400 T – 168000
45000 + 168000 = 8400 ਟਨ + 450 ਟਨ
213000 = 8850 ਟਨ
ਟੀ = 213000 : 8850
ਟੀ = 24 oC
ਸੂਹੁ ਗਰਮ ਲੋਹੇ ਅਤੇ ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਦੇ ਮਿਸ਼ਰਣ ਦਾ ਅੰਤਮ ਤਾਪਮਾਨ ਜਦੋਂ ਦੋਵੇਂ ਤਾਪ ਸੰਤੁਲਨ ਵਿੱਚ ਹੁੰਦੇ ਹਨ 24 ਹੁੰਦਾ ਹੈ oC.
2. 2015/2016 SMA/MA ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਰਾਸ਼ਟਰੀ ਪ੍ਰੀਖਿਆ ਪ੍ਰਸ਼ਨ ਨੰ. 20
0 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ 75 ਗ੍ਰਾਮ ਪਾਣੀ ਨੂੰ 50 ਗ੍ਰਾਮ ਪਾਣੀ ਨਾਲ ਮਿਲਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਜੋ ਮਿਸ਼ਰਣ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ 40 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ ਹੋਵੇ, ਇਸ ਲਈ 50 ਗ੍ਰਾਮ ਪਾਣੀ ਦਾ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਤਾਪਮਾਨ...
A. 125 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ
ਅ. 120 ਓ ਸੀ
ਸੀ. 110 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ
ਡੀ. 100 ਡਿਗਰੀ ਸੈਂਟੀਗਰੇਡ
ਈ. 80 ਡਿਗਰੀ ਸੈਂਟੀਗਰੇਡ
ਚਰਚਾ
ਇਹ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ:
ਪਾਣੀ ਦਾ ਪੁੰਜ 1 (m1 ) = 75 ਗ੍ਰਾਮ
ਪਾਣੀ 1 (T 1 ) ਦਾ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਤਾਪਮਾਨ = 0 o C
ਪਾਣੀ ਦਾ ਪੁੰਜ 2 (m2 ) = 50 ਗ੍ਰਾਮ
ਮਿਸ਼ਰਣ ਦਾ ਅੰਤਿਮ ਤਾਪਮਾਨ (T) = 40 o C
ਪੁੰਜ ਦੀਆਂ ਇਕਾਈਆਂ ਇੱਕੋ ਜਿਹੀਆਂ ਹਨ ਇਸ ਲਈ ਕਿਸੇ ਵੀ ਪਰਿਵਰਤਨ ਦੀ ਲੋੜ ਨਹੀਂ ਹੈ।
ਲੋੜੀਂਦਾ: ਪਾਣੀ ਦਾ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਤਾਪਮਾਨ 2 (T 2 )
ਉੱਤਰ:
ਬਲੈਕ ਦਾ ਸਿਧਾਂਤ ਦੱਸਦਾ ਹੈ ਕਿ ਇੱਕ ਅਲੱਗ-ਥਲੱਗ ਬੰਦ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀ ਵਸਤੂ ਦੁਆਰਾ ਛੱਡੀ ਗਈ ਗਰਮੀ ਇੱਕ ਘੱਟ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲੀ ਵਸਤੂ ਦੁਆਰਾ ਸੋਖੀ ਗਈ ਗਰਮੀ ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
Q ਛੱਡਿਆ ਗਿਆ = Q ਸੋਖਿਆ ਗਿਆ
m 1 c ( Δ T 1 ) = m 2 c ( Δ T 2 )
ਪਾਣੀ ਦੀ ਖਾਸ ਤਾਪ ਇੱਕੋ ਜਿਹੀ ਹੈ ਇਸ ਲਈ c ਨੂੰ ਸਮੀਕਰਨ ਵਿੱਚੋਂ ਬਾਹਰ ਕੱਢ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ।
m 1 ( Δ T 1 ) = m 2 ( Δ T 2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T 2 – 40)
(75)(40) = (50)(ਟੀ 2 – 40)
3000 = 50 ਟੀ 2 – 2000
3000 + 2000 = 50 ਟੀ 2
5000 = 50 ਟੀ 2
ਟੀ 2 = 100
ਸਹੀ ਉੱਤਰ ਡੀ ਹੈ।
3. 2015/2016 SMA/MA ਭੌਤਿਕ ਵਿਗਿਆਨ ਰਾਸ਼ਟਰੀ ਪ੍ਰੀਖਿਆ ਪ੍ਰਸ਼ਨ ਨੰ. 20
ਇੱਕ 200 ਗ੍ਰਾਮ ਧਾਤ ਨੂੰ 120 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ ਤੱਕ ਗਰਮ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਫਿਰ 30 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ 100 ਗ੍ਰਾਮ ਪਾਣੀ ਵਿੱਚ ਪਾ ਦਿੱਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ । ਸੰਤੁਲਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਮਿਸ਼ਰਣ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ 60 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜੇਕਰ ਪਾਣੀ ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਤਾਪ 4200 J.kg -1 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ -1 ਹੈ , ਤਾਂ ਧਾਤ ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਤਾਪ...
A. 10,5 J.kg -1o C -1
ਅ. 105 ਜੇ.ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ -1o ਸੀ -1
ਸੀ. 150 ਜੇ.ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ -1o ਸੀ -1
ਡੀ. 1050 ਜੇ.ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ -1o ਸੀ -1
ਈ. 1500 ਜੇ.ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ -1o ਸੀ -1
ਚਰਚਾ
ਪੁੰਜ ਇਕਾਈਆਂ ਦਾ ਗ੍ਰਾਮ ਤੋਂ ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ ਵਿੱਚ ਪਰਿਵਰਤਨ (ਅੰਤਰਰਾਸ਼ਟਰੀ ਇਕਾਈਆਂ ਪ੍ਰਣਾਲੀ)
ਇਹ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ:
ਧਾਤੂ ਦਾ ਪੁੰਜ (m 1 ) = 200 ਗ੍ਰਾਮ = 0,2 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
ਧਾਤ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ (T 1 ) = 120 o C
ਪਾਣੀ ਦਾ ਪੁੰਜ (m2 ) = 100 ਗ੍ਰਾਮ = 0,1 ਕਿਲੋਗ੍ਰਾਮ
ਪਾਣੀ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ (T 2 ) = 30 o C
ਮਿਸ਼ਰਣ ਦਾ ਅੰਤਿਮ ਤਾਪਮਾਨ (T) = 60 o C
ਪਾਣੀ ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਤਾਪ (c 2 ) = 4200 J.kg -1 o C -1
ਪੁੱਛਿਆ ਗਿਆ: ਧਾਤ ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਤਾਪ (c 1 )
ਉੱਤਰ:
Q ਛੱਡਿਆ ਗਿਆ = Q ਸੋਖਿਆ ਗਿਆ
m1 c1 (ΔT1) = ਮੀ2 c2 (ΔT2)
(0,2)(c 1 )(120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)
(0,2)(c 1 )(60) = (0,1)(4200)(30)
12 ਸਿਤੰਬਰ 1 = 12600
ਸੀ 1 = 12600 / 12
c 1 = 1050
ਸਹੀ ਉੱਤਰ ਡੀ ਹੈ।
4. 2018 SMA/MA ਰਾਸ਼ਟਰੀ ਪ੍ਰੀਖਿਆ ਦੇ ਪ੍ਰਸ਼ਨ
250 ਮਿਲੀਲੀਟਰ ਉਬਲਦਾ ਪਾਣੀ (100 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ) 35 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ 400 ਮਿਲੀਲੀਟਰ ਪਾਣੀ ਵਾਲੇ ਪੈਨ ਵਿੱਚ ਪਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ । ਥਰਮਲ ਸੰਤੁਲਨ ਹੋਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਮਿਸ਼ਰਣ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ... (ਪਾਣੀ ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਗਰਮੀ 1,0 ਕੈਲੋਰੀ -1 . ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ -1 ) ਹੁੰਦਾ ਹੈ।
ਚਰਚਾ
ਇਹ ਗਿਆਤ ਹੈ:
ਗਰਮ ਪਾਣੀ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ = 100 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ
ਗਰਮ ਪਾਣੀ ਦੀ ਮਾਤਰਾ = 250 ਮਿ.ਲੀ. = 0,25 ਲੀਟਰ = 0,25 dm 3 = (0,25)(1000 ਸੈ.ਮੀ. 3 ) = 250 ਸੈ.ਮੀ. 3
ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ = 35 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ
ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਦੀ ਮਾਤਰਾ = 400 ਮਿ.ਲੀ. = 0,4 ਲੀਟਰ = 0,4 dm 3 = (0,4)(1000 cm 3 ) = 400 cm 3
ਪਾਣੀ ਦੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਤਾਪ = 1,0 ਕੈਲੋਰੀ ਗ੍ਰਾਮ -1 . o C -1
ਪਾਣੀ ਦੀ ਘਣਤਾ = 1 ਗ੍ਰਾਮ/ਸੈ.ਮੀ. 3
ਪੁੱਛਿਆ ਗਿਆ: ਮਿਸ਼ਰਣ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ
ਉੱਤਰ:
ਘਣਤਾ ਫਾਰਮੂਲੇ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਗਰਮ ਅਤੇ ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਦੇ ਪੁੰਜ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰੋ:
ਮੀ = ρ ਵੀ
m = ਪੁੰਜ, ρ = ਘਣਤਾ, V = ਆਇਤਨ
ਗਰਮ ਪਾਣੀ ਦਾ ਪੁੰਜ: m = ρ V = ( 1 ਗ੍ਰਾਮ/ਸੈ.ਮੀ. 3 )(250 ਸੈ.ਮੀ. 3 ) = 250 ਗ੍ਰਾਮ
ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਦਾ ਪੁੰਜ: m = ρ V = ( 1 ਗ੍ਰਾਮ/ਸੈ.ਮੀ. 3 )(400 ਸੈ.ਮੀ. 3 ) = 400 ਗ੍ਰਾਮ
ਬਲੈਕ ਦੇ ਸਿਧਾਂਤ ਫਾਰਮੂਲੇ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਮਿਸ਼ਰਣ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਦੀ ਗਣਨਾ ਕਰੋ:
ਠੰਡੇ ਪਾਣੀ ਦੁਆਰਾ ਸੋਖੀ ਗਈ ਗਰਮੀ = ਗਰਮ ਪਾਣੀ ਦੁਆਰਾ ਛੱਡੀ ਗਈ ਗਰਮੀ
ਐਮਸੀ Δ ਟੀ = ਐਮਸੀ Δ ਟੀ
ਖਾਸ ਤਾਪ ਇੱਕੋ ਜਿਹਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਇਸ ਲਈ ਇਸਨੂੰ ਸਮੀਕਰਨ ਵਿੱਚੋਂ ਬਾਹਰ ਕੱਢ ਦਿੱਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
m Δ T = m Δ T
(400)(T-35) = (250)(100-T)
400 ਟੀ – 14000 = 25000 – 250 ਟੀ
400 ਟੀ + 250 ਟੀ = 25000 + 14000
650T = 39000
ਟੀ = 39000 / 650
ਟੀ = 60 ਡਿਗਰੀ ਸੈਲਸੀਅਸ
