කළු මූලධර්ම තේරුම් ගැනීම
අපි විවෘත භාජනයක (උදාහරණයක් ලෙස බාල්දියක්) උණු වතුර සහ සීතල වතුර මිශ්ර කළහොත්, උණු වතුරේ සිට සීතල වතුරට තාප හුවමාරුව සිදු වේ. භාජනය විවෘතව ඇති නිසා, තාපයෙන් කොටසක් වාෂ්ප වී යයි. තාපය වාතයට ගමන් කරයි. 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 උණු වතුර සහ සීතල වතුර මිශ්ර කළහොත්, මෙය සිදු වේ තාප හුවමාරුව උණු වතුරේ සිට සීතල වතුර දක්වා. තර්මෝස් එකක් යනු හුදකලා පද්ධතිය එමනිසා, වාතයට හෝ තර්මෝස් වෙත තාපය මාරු නොවේ. උණු වතුරෙන් නිකුත් වන තාපය සීතල වතුරෙන් අවශෝෂණය වන්නේ උණු වතුර සහ සීතල වතුර මිශ්රණය යම් උෂ්ණත්වයකට ළඟා වන තුරු පමණි. තාප සමතුලිතතාවය.
කළු මූලධර්මය හුදකලා සංවෘත පද්ධතියක, ඉහළ උෂ්ණත්ව වස්තුවකින් මුදා හරින තාපය = අඩු උෂ්ණත්ව වස්තුවකින් අවශෝෂණය වන තාපය බව පවසයි.
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 උෂ්ණත්වයකදී ජලය ග්රෑම් 75ක් තරම්oC ජලය ග්රෑම් 50ක් සමඟ මිශ්ර කළ විට මිශ්රණයේ උෂ්ණත්වය 40°C වේ.oC, එවිට ජලය ග්රෑම් 50 ක ආරම්භක උෂ්ණත්වය...
A. 125oC
B. 120oC
C. 110oC
D. 100oC
ඊ 80oC
සාකච්ඡා
දන්නා කරුණ නම්:
ජල ස්කන්ධය 1 (මීටර්1) = ග්රෑම් 75 යි
ආරම්භක ජල උෂ්ණත්වය 1 (T1) = 0oC
ජල ස්කන්ධය 2 (මීටර්2) = ග්රෑම් 50 යි
මිශ්රණයේ අවසාන උෂ්ණත්වය (T) = 40oC
ස්කන්ධ ඒකක සමාන බැවින් පරිවර්තනයක් අවශ්ය නොවේ.
ඇසුවා: ආරම්භක ජල උෂ්ණත්වය 2 (T2)
පිළිතුර :
කළු මූලධර්මය හුදකලා සංවෘත පද්ධතියක, ඉහළ උෂ්ණත්ව වස්තුවකින් නිකුත් වන තාපය අඩු උෂ්ණත්ව වස්තුවකින් අවශෝෂණය වන තාපයට සමාන බව ප්රකාශ කරයි.
Qඅක්රියයි =Qඅවශෝෂණය කරගන්න
m1 c (ΔT1) = එම්2 c (ΔT2)
ජලයේ නිශ්චිත තාපය සමාන වේ, එබැවින් c සමීකරණයෙන් ඉවත් කර ඇත.
m1 (ΔT1) = එම්2 (ΔT2)
(75)(40 – 0) = (50)(ටී2 - 40)
(75)(40) = (50)(ටී2 - 40)
3000 = ට 502 - 2000
3000 + 2000 = ට 502
5000 = ට 502
T2 = 100
නිවැරදි පිළිතුර D වේ.
3. 2015/2016 SMA/MA භෞතික විද්යාව ජාතික විභාග ප්රශ්න අංක 20
ග්රෑම් 200 ක ලෝහයක් 120 ° C දක්වා රත් කරනු ලැබේ.oඉන්පසු C 30 ක උෂ්ණත්වයකදී ජලය ග්රෑම් 100 කට දමනු ලැබේ.oC. මිශ්රණය සමතුලිත වූ පසු, උෂ්ණත්වය 60°C බවට පත්වේ.oC. ජලයේ නිශ්චිත තාපය 4200 J.kg නම්-1 පැයC-1, එවිට ලෝහයේ නිශ්චිත තාපය….
අ. 10,5 ජ.කි.ග්රෑ.-1°C-1
ආ. 105 ජූ. කි.ග්රෑ.-1°C-1
සී. 150 ජූ. කි.ග්රෑ.-1°C-1
ඩී. 1050 ජ.කි.ග්රෑ.-1°C-1
ඊ. 1500 ජූ.කි.ග්රෑ.-1°C-1
සාකච්ඡා
ස්කන්ධ ඒකක ග්රෑම් සිට කිලෝග්රෑම් දක්වා පරිවර්තනය කිරීම (ජාත්යන්තර ඒකක පද්ධතිය)
දන්නා කරුණ නම්:
ලෝහ ස්කන්ධය (m1) = ග්රෑම් 200 = කිලෝග්රෑම් 0,2
ලෝහ උෂ්ණත්වය (T1) = 120oC
ජල ස්කන්ධය (මී2) = ග්රෑම් 100 = කිලෝග්රෑම් 0,1
ජල උෂ්ණත්වය (T2) = 30oC
මිශ්රණයේ අවසාන උෂ්ණත්වය (T) = 60oC
ජලයේ නිශ්චිත තාපය (c2) = 4200 ජූල්.කි.ග්රෑ.-1 පැයC-1
ඇසුවා: ලෝහයේ නිශ්චිත තාපය (c1)
පිළිතුර :
Qඅක්රියයි =Qඅවශෝෂණය කරගන්න
m1 c1 (ΔT1) = එම්2 c2 (ΔT2)
(0,2)(ඇ1)(120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)
(0,2)(ඇ1)(60) = (0,1)(4200)(30)
12 ඇ1 = 12600
c1 = 12600/12
c1 = 1050
නිවැරදි පිළිතුර D වේ.
4. ජ්යෙෂ්ඨ උසස් පාසල/වෘත්තීය උසස් පාසල සඳහා 2018 ජාතික විභාග ප්රශ්න
උතුරන වතුර (100oC) 35 ක උෂ්ණත්වයකදී ජලය මිලි ලීටර් 400 ක් අඩංගු පෑන් එකකට මිලි ලීටර් 250 ක් වත් කරනු ලැබේ.oC. තාප සමතුලිතතාවය ඇති වූ පසු, මිශ්රණයේ උෂ්ණත්වය… (ජලයේ නිශ්චිත තාපය 1,0 cal.gr-1.oC-1)
සාකච්ඡා
එය දන්නවා:
උණු වතුර උෂ්ණත්වය = 100 oC
උණු වතුර පරිමාව = 250 ml = 0,25 ලීටර් = 0,25 dm3 = (0,25)(සෙ.මී. 1000)3) = 250 සෙ.මී.3
සීතල ජල උෂ්ණත්වය = 35 oC
සීතල වතුර පරිමාව = 400 ml = 0,4 ලීටර් = 0,4 dm3 = (0,4)(සෙ.මී. 1000)3) = 400 සෙ.මී.3
ජලයේ නිශ්චිත තාපය = 1,0 කැලරි.ග්රෑම්-1.oC-1
ජල ඝනත්වය = 1 g/cm3
ඇසුවා: මිශ්රණ උෂ්ණත්වය
පිළිතුර:
ඝනත්ව සූත්රය භාවිතයෙන් උණුසුම් හා සිසිල් ජලයේ ස්කන්ධය ගණනය කරන්න:
m = ρ වී
m = ස්කන්ධය, ρ = ඝනත්වය, V = පරිමාව
උණු වතුරේ ස්කන්ධය: m = ρ V = (1 ග්රෑම්/සෙ.මී.3)(250 සෙ.මී.3) = ග්රෑම් 250 යි
සීතල වතුරේ ස්කන්ධය: m = ρ V = (1 ග්රෑම්/සෙ.මී.3)(400 සෙ.මී.3) = ග්රෑම් 400 යි
බ්ලැක්ගේ මූලධර්ම සූත්රය භාවිතයෙන් මිශ්රණයේ උෂ්ණත්වය ගණනය කරන්න:
සීතල වතුරෙන් අවශෝෂණය වන තාපය = උණු වතුරෙන් මුදා හරින තාපය
mc Δටී = එම්සී ΔT
නිශ්චිත තාපය සමාන වන බැවින් එය සමීකරණයෙන් ඉවත් කරනු ලැබේ.
m Δටී = එම් ΔT
(400)(ටී-35) = (250)(100-ටී)
400T – 14000 = 25000 – 250T
400T + 250T = 25000 + 14000
650T = 39000
ටී = 39000 / 650
ටී = 60 oC
