Fomura Yekutanga yeBlack
Mutemo weBlack ipfungwa huru mufizikisi ine chekuita nekutamiswa kwekupisa. Yakaunzwa naJoseph Black, nyanzvi yefizikisi uye kemesitiri wekuScotland wezana remakore rechi18. Zvakakosha kuti tinzwisise kuti kupisa kunotamiswa sei kubva pane chimwe chinhu kuenda kune chimwe uye kune mashandisirwo akapararira muminda kubva painjiniya kusvika kusayenzi yezvakatipoteredza. Chinyorwa chino chichatsanangura pfungwa huru yeMutemo weBlack, mashandisirwo awo, uye kupa mienzaniso yakati wandei inoshanda kuti tinzwisise zvakakwana.
Pfungwa Dzekutanga
Mutemo waBlack une chekuita nemutemo wekuchengetedza simba kana tichitarisa kutamiswa kwekupisa. Pfungwa huru ndeyekuti kana zvinhu zviviri patembiricha dzakasiyana zvikasangana, kupisa kunotama kubva kuchinhu chinopisa kuenda kuchinhu chinotonhorera kusvika zvasvika pakuenzana kwekupisa, ndiko kuti, kana tembiricha dzazvo dzakafanana.
Pamasvomhu, Black's Principle Formula inogona kutsanangurwa seizvi:
\[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \]
Di mana:
– \( Q \) huwandu hwekupisa hunotorwa kana kuburitswa (mumajoules, J)
– \( m \) huremu hwechinhu (mumakirogiramu, kg)
– \( c \) ndiko kugona kupisa kwechinhu (mumajoules pa kilogiramu padhigirii Celsius, J/kg°C)
– \( \Delta T \) ndiko kuchinja kwekupisa kwechinhu (mumadhigirii Celsius, °C)
Fomura iyi inosanganisa zvinhu zvitatu zvikuru zvinochinja-chinja mukufambisa kupisa: huremu, kugona kupisa kwakananga, uye kuchinja kwekupisa. Kugona kupisa kwakananga (\(c \)) isimba rinodiwa kuti kukwidze tembiricha yekirogiramu imwe yechinhu nedhigirii rimwe chete reCelsius.
Kushandisa Muhupenyu Hwezuva Nezuva
Nzira huru yeBlack ine mashandisirwo akawanda anoshanda. Muenzaniso mumwe ndewekuona shanduko yetembiricha yemvura kana yakasanganiswa nechando. Semuenzaniso, kana tichida kuziva kuti ichando chakawanda sei chinodiwa kuti mvura itonhodze, tinogona kushandisa nzira iyi.
Mumwe muenzaniso uri muinjiniya yemakanika, uko mainjiniya anofanirwa kunzwisisa kuti kupisa kunofambiswa sei mukati memainjini kudzivirira kupisa zvakanyanya. Kunzwisisa kwakanaka kweBlack's Principle kunobvumira mainjiniya kugadzira masisitimu ekutonhodza anoshanda zvakanaka.
Pamusoro pezvo, muindasitiri yezvikafu nezvinwiwa, fomura iyi inoshandiswa kudzora tembiricha panguva yekubika kana kuchengetera. Semuenzaniso, makambani eice cream anoshandisa musimboti wekutamisa kupisa kuti ave nechokwadi chekuti zvigadzirwa zvavo zvinoramba zvakaomeswa panguva yekugoverwa.
Muenzaniso weKuverenga
Kuti tinzwisise zvakajeka mashandisirwo anoitwa Black Principle Formula, heino muenzaniso wekuverenga:
Ngatitii tine 2 kg yemvura pa20°C, uye tinoda kukwidza tembiricha kusvika pa100°C. Kugona kwekupisa kwemvura chaiyo i4.186 J/kg°C. Simba rakawanda sei rinodiwa?
Kushandisa fomura:
\[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T \]
Tinotsiva tsika dzinozivikanwa:
\[ Q = 2 \, \text{kg} \times 4.186 \, \text{J/kg°C} \times (100°C – 20°C) \]
\[ Q = 2 \, \text{kg} \times 4.186 \, \text{J/kg°C} \times 80°C \]
\[ Q = 669.76 \, \text{kJ} \]
Saka, zvinotora 669.76 kJ yesimba kuti kukwidziridzwe tembiricha ye2 kg yemvura kubva pa20°C kusvika pa100°C.
Kuenzana kweThermal
Imwe nzira inokosha yekushandisa Black's Principle ndeyekunzwisisa kuenzana kwekupisa. Kana zvinhu zviviri patembiricha dzakasiyana zvikasangana, zvinochinjana kupisa kusvika zvasvika pakuenzana kwekupisa. Panguva ino, tembiricha yezvinhu zvese zvakaenzana, uye hapana kutamiswa kwekupisa pakati pazvo.
Pfungwa iyi inokosha muzvinhu zvakawanda, zvinosanganisira mainjiniya, mamiriro ekunze, uye kunyange biology. Semuenzaniso, musystem yekutonhodza yemotokari, chinotonhodza neinjini zvinosvika pakuenzana kwekupisa kudzivirira injini kuti isapise zvakanyanya.
Mhedzisiro yeKugona Kupisa Kwakasiyana
Kugona kupisa (\(c\)) kwechinhu chinhu chakakosha pakuona kuti chinhu chichapindura sei pakuchinja kwetembiricha. Chinhu chine simba rekupisa rakanyanya chinoda simba rakawanda kuti chichinje tembiricha yacho kupfuura chinhu chine simba rekupisa rakanyanya.
Semuenzaniso, mvura ine simba guru rekupisa, zvichireva kuti inogona kupinza kana kuburitsa kupisa kwakawanda pasina kuchinja kukuru kwekupisa. Ndokusaka mvura ichiwanzo shandiswa semutodzi wekupisa mumabasa akawanda, kusanganisira ma radiator emotokari uye masisitimu ekutonhodza emagetsi.
Kuedza kuri nyore
Kuti tinzwisise zviri nani Black's Principle, tinogona kuita bvunzo iri nyore kumba. Semuenzaniso, tinogona kusanganisa mvura inopisa neinotonhora toyera tembiricha yekupedzisira yemusanganiswa. Tichishandisa Black's Principle, tinogona kufanotaura tembiricha yekupedzisira toienzanisa nemigumisiro yekuedza.
Ngatitii tasanganisa 1 kg yemvura pa80°C ne1 kg yemvura pa20°C. Tichishandisa musimboti wekupisa, tinogona kuverenga tembiricha yekupedzisira yemusanganiswa. Sezvo huremu uye kugona kupisa kwemvura kwakafanana, tembiricha yekupedzisira inogona kuverengerwa seavhareji yetembiricha yekutanga:
\[ \text{Final tembiricha} = \frac{(m_1 \cdot T_1) + (m_2 \cdot T_2)}{m_1 + m_2} \]
\[ \text{Final tembiricha} = \frac{(1 \, \text{kg} \cdot 80°C) + (1 \, \text{kg} \cdot 20°C)}{1 \, \text{kg} + 1 \, \text{kg}} \]
\[ \text{Final tembiricha} = \frac{80 + 20}{2} \]
\[ \text{Kupisa kwekupedzisira} = 50°C \]
Kuedza kwakadai kunobatsira kusimbisa kunzwisisa kwedu misimboti yekufambiswa kwekupisa uye kuenzana kwekupisa.
Mhedziso
Pfungwa yaBlack ipfungwa huru mufizikisi inotibatsira kunzwisisa kuti kupisa kunopfuudzwa sei pakati pezvinhu. Nekubatanidza huremu, simba rekupisa rakati, uye shanduko yekupisa, tinogona kuverenga huwandu hwesimba rinodiwa kuti tichinje tembiricha yechinhu. Pfungwa iyi ine mashandisirwo akapararira muhupenyu hwezuva nezuva uye munzvimbo dzakasiyana-siyana dzemaindasitiri.
Kunzwisisa kwakanaka kweBlack's Principle kunotibvumira kugadzira masisitimu anoshanda zviri nani uye kunzwisisa zviri nani maitiro ekupisa. Tichishandisa mienzaniso inoshanda uye kuyedza kuri nyore, tinogona kuona kukosha kweiyi nheyo muzvikamu zvakasiyana-siyana zvehupenyu hwedu.
