කළු මූලධර්ම තේරුම් ගැනීම
අපි විවෘත භාජනයක (උදාහරණයක් ලෙස, බාල්දියක්) උණු වතුර සහ සීතල වතුර මිශ්‍ර කළහොත්, උණු වතුරේ සිට සීතල වතුරට තාපය මාරු වේ. කන්ටේනරය විවෘතව ඇති නිසා, තාපයෙන් කොටසක් වාතයට මාරු වේ. කන්ටේනරය ද උණුසුම් වේ. උණු වතුරෙන් නිකුත් වන තාපය සීතල වතුරෙන් පමණක් නොව වාතය සහ බහාලුමෙන් ද අවශෝෂණය වේ. මෙම අවස්ථාවේ දී, බාල්දිය හුදකලා නොවන පද්ධතියකි.
අපි සංවෘත තාපකයක් තුළ උණුසුම් හා සීතල ජලය මිශ්‍ර කරන විට, උණු වතුරේ සිට සීතල ජලයට තාපය මාරු වේ . තාපකය හුදකලා පද්ධතියක් වන බැවින් වාතයට හෝ තාපකය වෙත තාපය මාරු නොවේ. මිශ්‍රණය තාප සමතුලිතතාවයට ළඟා වන තෙක් උණු වතුරෙන් නිකුත් වන තාපය සීතල ජලය මගින් අවශෝෂණය කර ගනී.
බ්ලැක්ගේ මූලධර්මය පවසන්නේ හුදකලා සංවෘත පද්ධතියක, ඉහළ උෂ්ණත්ව වස්තුවකින් මුදා හරින තාපය = අඩු උෂ්ණත්ව වස්තුවකින් අවශෝෂණය වන තාපය බවයි.
කළු වල මූලික සූත්‍රය
Qඅක්‍රියයි =Qඅවශෝෂණය කරගන්න
විස්තරය: Qඅක්‍රියයි = ඉහළ උෂ්ණත්ව වස්තුවකින් නිකුත් වන තාපය, Qඅවශෝෂණය කරගන්න = අඩු උෂ්ණත්ව වස්තූන් මගින් අවශෝෂණය කරන තාපය.
බ්ලැක්ගේ මූලධර්ම උදාහරණ ප්‍රශ්න
1. කිලෝග්‍රෑම් 1 ක ස්කන්ධයක් සහ 100 ක උෂ්ණත්වයක් සහිත උණුසුම් යකඩ කැබැල්ලක් oC කිලෝග්‍රෑම් 2 ක ස්කන්ධයක් සහ අංශක 20 ක උෂ්ණත්වයක් සහිත ජලය අඩංගු භාජනයකට දමනු ලැබේ. oC. මිශ්‍රණයේ අවසාන උෂ්ණත්වය කොපමණද? යකඩවල නිශ්චිත තාපය = 450 J/kg Co, ජලයේ නිශ්චිත තාපය = 4200 J/kg Co.
සාකච්ඡාව :
ඩිකෙටාහුයි :
m යකඩ = 1 kg, Tතරබාරු කිරීම = 100 oC, m ජලය = 2 kg, Tගුවන් = 20 oC, c යකඩ = 450 J/kg Co, c ජලය = 4200 J/kg Co.
ඇසුවා :
ටී මිශ්‍රණයක්ද?
ජවාබ් :
යකඩ ජලයට වඩා ඉහළ උෂ්ණත්වයක් ඇති බැවින් යකඩ තාපය මුදාහරින අතර ජලය තාපය අවශෝෂණය කරයි.
(m)(c)(ඩෙල්ටා T) = (m)(c)(ඩෙල්ටා T)
(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)
(450)(100-T) = (8400)(T-20)
45000 – 450T = 8400 T – 168000
45000 + 168000 = ට 8400 + ට 450
213000 = ට 8850
ටී = 213000 : 8850
ටී = 24 oC
සුහු උණුසුම් යකඩ සහ සීතල වතුර මිශ්‍රණයක තාප සමතුලිතතාවයේ පවතින විට එහි අවසාන උෂ්ණත්වය 24 කි. oC.
2. 2015/2016 SMA/MA භෞතික විද්‍යාව ජාතික විභාග ප්‍රශ්න අංක 20
0 o C උෂ්ණත්වයකදී ජලය ග්‍රෑම් 75 ක් ජලය ග්‍රෑම් 50 ක් සමඟ මිශ්‍ර කළ විට මිශ්‍රණයේ උෂ්ණත්වය 40 o C වේ, එබැවින් ජලය ග්‍රෑම් 50 හි ආරම්භක උෂ්ණත්වය...
ඒ. 125 o සී
ආ. 120 o සී
සී. 110 o සී
ඩී. 100 o සී
ඊ. 80 o සී
සාකච්ඡා
දන්නා කරුණ නම්:
ජල ස්කන්ධය 1 (m 1 ) = ග්‍රෑම් 75
ජලයේ ආරම්භක උෂ්ණත්වය 1 (T 1 ) = 0 o C
ජල ස්කන්ධය 2 (m 2 ) = ග්‍රෑම් 50
මිශ්‍රණයේ අවසාන උෂ්ණත්වය (T) = 40 o C
ස්කන්ධ ඒකක සමාන බැවින් පරිවර්තනයක් අවශ්‍ය නොවේ.
අවශ්‍යයි : ජලයේ ආරම්භක උෂ්ණත්වය 2 (T 2 )
පිළිතුර :
බ්ලැක්ගේ මූලධර්මය පවසන්නේ හුදකලා සංවෘත පද්ධතියක, ඉහළ උෂ්ණත්ව වස්තුවකින් නිකුත් වන තාපය අඩු උෂ්ණත්ව වස්තුවකින් අවශෝෂණය වන තාපයට සමාන බවයි.
Q මුදා හැරීම = Q අවශෝෂණය කිරීම
m 1 c ( Δ T 1 ) = m 2 c ( Δ T 2 )
ජලයේ නිශ්චිත තාපය සමාන වන බැවින් c සමීකරණයෙන් ඉවත් කරනු ලැබේ.
m 1 ( Δ T 1 ) = m 2 ( Δ T 2 )
(75)(40 – 0) = (50)(ටී 2 – 40)
(75)(40) = (50)(ටී 2 – 40)
3000 = 50 ටී 2 – 2000
3000 + 2000 = 50 ටී 2
5000 = 50 ටී 2
ටී 2 = 100
නිවැරදි පිළිතුර D වේ.
3. 2015/2016 SMA/MA භෞතික විද්‍යාව ජාතික විභාග ප්‍රශ්න අංක 20
ග්‍රෑම් 200 ක ලෝහයක් 120 o C දක්වා රත් කර 30 o C උෂ්ණත්වයකදී ජලය ග්‍රෑම් 100 කට දමනු ලැබේ. සමතුලිතතාවයෙන් පසු මිශ්‍රණයේ උෂ්ණත්වය 60 o C වේ. ජලයේ නිශ්චිත තාපය 4200 J.kg -1 o C -1 නම් , ලෝහයේ නිශ්චිත තාපය...
අ. 10,5 J.kg -1o C -1
ආ. 105 J.kg -1o C -1
සී. 150 ජූ.කි.ග්‍රෑ -1o සී -1
ඩී. 1050 ජූ.කි.ග්‍රෑ -1o සී -1
ඊ. 1500 ජූ.කි.ග්‍රෑ -1o සී -1
සාකච්ඡා
ස්කන්ධ ඒකක ග්‍රෑම් සිට කිලෝග්‍රෑම් දක්වා පරිවර්තනය කිරීම (ජාත්‍යන්තර ඒකක පද්ධතිය)
දන්නා කරුණ නම්:
ලෝහ ස්කන්ධය (m 1 ) = ග්‍රෑම් 200 = 0,2 kg
ලෝහ උෂ්ණත්වය (T 1 ) = 120 o C
ජල ස්කන්ධය (m 2 ) = ග්‍රෑම් 100 = 0,1 kg
ජල උෂ්ණත්වය (T 2 ) = 30 o C
මිශ්‍රණයේ අවසාන උෂ්ණත්වය (T) = 60 o C
ජලයේ නිශ්චිත තාපය (c 2 ) = 4200 J.kg -1 o C -1
අසන ලද්දේ: ලෝහයේ නිශ්චිත තාපය (c 1 )
පිළිතුර :
Q මුදා හැරීම = Q අවශෝෂණය කිරීම
m1 c1 (ΔT1) = එම්2 c2 (ΔT2)
(0,2)(c 1 )(120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)
(0,2)(c 1 )(60) = (0,1)(4200)(30)
12 සිට 1 = 12600
ඇ 1 = 12600 / 12
ඇ 1 = 1050
නිවැරදි පිළිතුර D වේ.
4. ජ්‍යෙෂ්ඨ උසස් පාසල/වෘත්තීය උසස් පාසල සඳහා 2018 ජාතික විභාග ප්‍රශ්න
35 o C උෂ්ණත්වයකදී ජලය මිලි ලීටර් 400 ක් අඩංගු භාජනයකට උතුරන වතුර මිලි ලීටර් 250 ක් (100 o C) වත් කරනු ලැබේ . තාප සමතුලිතතාවය ඇති වූ පසු, මිශ්‍රණයේ උෂ්ණත්වය… (ජලයේ නිශ්චිත තාපය 1,0 cal.gr -1 . o C -1 )
සාකච්ඡා
එය දන්නවා:
උණු වතුර උෂ්ණත්වය = 100 o C
උණු වතුර පරිමාව = 250 ml = 0,25 ලීටර් = 0,25 dm 3 = (0,25)(1000 cm 3 ) = 250 cm 3
සීතල ජල උෂ්ණත්වය = 35 o C
සීතල වතුර පරිමාව = 400 ml = 0,4 ලීටර් = 0,4 dm 3 = (0,4)(1000 cm 3 ) = 400 cm 3
ජලයේ නිශ්චිත තාපය = 1,0 කැලරි -1 . o C -1
ජල ඝනත්වය = 1 gr/cm 3
අසන ලද්දේ: මිශ්‍රණ උෂ්ණත්වය
පිළිතුර:
ඝනත්ව සූත්‍රය භාවිතයෙන් උණුසුම් හා සිසිල් ජලයේ ස්කන්ධය ගණනය කරන්න:
එම් = ρ වී
m = ස්කන්ධය, ρ = ඝනත්වය, V = පරිමාව
උණු වතුරේ ස්කන්ධය: m = ρ V = ( 1 gr/cm 3 )(250 cm 3 ) = 250 gram
සීතල වතුරේ ස්කන්ධය: m = ρ V = ( 1 gr/cm 3 )(400 cm 3 ) = ග්‍රෑම් 400
බ්ලැක්ගේ මූලධර්ම සූත්‍රය භාවිතයෙන් මිශ්‍රණයේ උෂ්ණත්වය ගණනය කරන්න:
සීතල වතුරෙන් අවශෝෂණය වන තාපය = උණු වතුරෙන් මුදා හරින තාපය
mc Δ T = mc Δ T
නිශ්චිත තාපය සමාන වන බැවින් එය සමීකරණයෙන් ඉවත් කරනු ලැබේ.
m Δ T = m Δ T
(400)(ටී-35) = (250)(100-ටී)
400T – 14000 = 25000 – 250T
400T + 250T = 25000 + 14000
650T = 39000
ටී = 39000 / 650
ටී = 60 o සී
