Понимание принципов афроамериканцев
Если смешать горячую и холодную воду в открытом сосуде (например, в ведре), тепло будет передаваться от горячей воды к холодной. Поскольку сосуд открытый, часть тепла передается воздуху. Сосуд также нагревается. Тепло, выделяемое горячей водой, поглощается не только холодной водой, но и воздухом, и самим сосудом. В этом случае ведро представляет собой неизолированную систему.
Когда мы смешиваем горячую и холодную воду в закрытом термосе, тепло передается от горячей воды к холодной. Термос представляет собой изолированную систему , поэтому тепло не передается ни в воздух, ни в сам термос. Тепло, выделяемое горячей водой, просто поглощается холодной водой до тех пор, пока смесь не достигнет теплового равновесия.
Принцип Блэка гласит, что в изолированной замкнутой системе количество тепла, выделяемого объектом с высокой температурой, равно количеству тепла, поглощаемого объектом с низкой температурой.
Основная формула черных
Qлепа = Qмираж
Описание: Qлепа = количество тепла, выделяемого объектом с высокой температурой, Qмираж = тепло, поглощаемое объектами с низкой температурой.
Основные примеры вопросов Блэка
1. Кусок раскаленного железа массой 1 кг и температурой 100°C. oВ емкость с водой массой 2 кг и температурой 20 °C помещают частицу С. oC. Какова конечная температура смеси? Удельная теплоемкость железа = 450 Дж/кг·°CoУдельная теплоемкость воды = 4200 Дж/кг°Co.
Пембахасан:
Известен :
м железа = 1 кг, ТБеси = 100 oC, м воды = 2 кг, Tвоздух = 20 oC, c железа = 450 Дж/кг Co, c воды = 4200 Дж/кг Co.
Задан вопрос :
Смесь Т?
Джаваб :
Железо имеет более высокую температуру, чем вода, поэтому железо выделяет тепло, а вода поглощает его.
(m)(c)(delta T) = (m)(c)(delta T)
(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)
(450)(100-T) = (8400)(T-20)
45000 – 450Т = 8400Т – 168000
45000 + 168000 = 8400 Т + 450 Т
213000 = 8850 Т
T = 213000 : 8850
T = 24 oC
Suhu Конечная температура смеси горячего железа и холодной воды, когда они находятся в тепловом равноверии, составляет 24 °C. oC.
2. Вопрос № 20 к национальному экзамену по физике для учащихся средних и старших классов (SMA/MA) за 2015/2016 учебный год.
75 граммов воды при температуре 0 ° C смешивают с 50 граммами воды так, что температура смеси составляет 40 ° C, следовательно, начальная температура 50 граммов воды равна...
А. 125 ° C
В. 120 ° C
110 ° C
Д. 100 ° С
Е. 80 ° C
Обсуждение
Известно, что:
Масса воды 1 (м² ) = 75 грамм
Начальная температура воды 1 (T 1 ) = 0 ° C
Масса воды 2 (м² ) = 50 грамм
Конечная температура смеси (T) = 40 ° C
Единицы массы одинаковы, поэтому преобразование не требуется.
Требуется: Начальная температура воды 2 (T 2 )
Джаваб:
Принцип Блэка гласит, что в изолированной замкнутой системе количество тепла, выделяемого объектом с высокой температурой, равно количеству тепла, поглощаемого объектом с низкой температурой.
Высвободившееся Q = Поглощенное Q
m 1 c ( Δ T 1 ) = m 2 c ( Δ T 2 )
Удельная теплоемкость воды одинакова, поэтому параметр c исключается из уравнения.
m 1 ( Δ T 1 ) = m 2 ( Δ T 2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T 2 – 40)
(75)(40) = (50)(T 2 – 40)
3000 = 50 T 2 – 2000
42 000 + 21 000 = 50 T 2
63 000 = 50 Т 2
Т 2 = 100
Правильный ответ — D.
3. Вопрос № 20 Национального экзамена по физике для учащихся средних и старших классов (SMA/MA) за 2015/2016 учебный год.
200 грамм металла нагревают до 120 ° C, затем помещают в 100 грамм воды при температуре 30 ° C. После достижения равновесия температура смеси становится 60 ° C. Если удельная теплоемкость воды составляет 4200 Дж· кг⁻¹· °C⁻¹ , то удельная теплоемкость металла равна...
А. 10,5 Дж· кг⁻¹· ° C⁻¹
Б. 105 Дж· кг⁻¹· ° C⁻¹
C. 150 Дж· кг⁻¹· ° C⁻¹
D. 1050 Дж· кг⁻¹· ° C⁻¹
E. 1500 Дж· кг⁻¹· ° C⁻¹
Обсуждение
Перевод единиц массы из граммов в килограммы (Международная система единиц)
Известно, что:
Масса металла (м 1 ) = 200 грамм = 0,2 кг
Температура металла (T 1 ) = 120 ° C
Масса воды (м² ) = 100 грамм = 0,1 кг
Температура воды (T 2 ) = 30 ° C
Конечная температура смеси (T) = 60 ° C
Удельная теплоемкость воды (c₂ ) = 4200 Дж· кг⁻¹· ° C⁻¹
Вопрос: Удельная теплоемкость металла (c 1 )
Джаваб:
Высвободившееся Q = Поглощенное Q
m1 c1 (ΔT1) = м2 c2 (ΔT2)
(0,2)(c 1 )(120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)
(0,2)(c 1 )(60) = (0,1)(4200)(30)
12 c 1 = 12600
c 1 = 12600 / 12
c 1 = 1050
Правильный ответ — D.
4. Soal UN SMA / MA 2018
В кастрюлю, содержащую 400 мл воды температурой 35 ° C, наливают 250 мл кипящей воды (100 ° C) . После достижения теплового равновесия температура смеси составляет… (удельная теплоемкость воды 1,0 кал· г⁻¹ · ° C⁻¹ )
Обсуждение
Известно:
Температура горячей воды = 100 ° C
Объем горячей воды = 250 мл = 0,25 литра = 0,25 дм³ = (0,25)(1000 см³ ) = 250 см³
Температура холодной воды = 35 ° C
Объем холодной воды = 400 мл = 0,4 литра = 0,4 дм³ = (0,4)(1000 см³ ) = 400 см³
Удельная теплоемкость воды = 1,0 кал · г⁻¹ · ° C⁻¹
Плотность воды = 1 г/ см³
Вопрос: Температура смеси
Jawab:
Рассчитайте массу горячей и холодной воды, используя формулу плотности:
m = ρ V
m = масса, ρ = плотность, V = объем
Масса горячей воды: m = ρV = ( 1 г/см³ ) (250 см³ ) = 250 грамм
Масса холодной воды: m = ρ V = ( 1 г/см³ ) (400 см³ ) = 400 грамм
Рассчитайте температуру смеси, используя формулу принципа Блэка:
Тепло, поглощаемое холодной водой, равно теплу, выделяемому горячей водой.
mc Δ T = mc Δ T
Удельная теплоемкость одинакова, поэтому она исключается из уравнения.
m Δ T = m Δ T
(400)(T-35) = (250)(100-T)
400Т – 14000 = 25000 – 250Т
400T + 250T = 25000 + 14000
650Т = 39000
Т = 39000/650
T = 60 ° C
