Kuptimi i Parimeve të Zeza
Nëse përziejmë ujë të nxehtë dhe të ftohtë në një enë të hapur (për shembull, një kovë), nxehtësia transferohet nga uji i nxehtë në ujin e ftohtë. Meqenëse ena është e hapur, një pjesë e nxehtësisë transferohet në ajër. Ena gjithashtu bëhet më e ngrohtë. Nxehtësia e çliruar nga uji i nxehtë jo vetëm që absorbohet nga uji i ftohtë, por edhe nga ajri dhe ena. Në këtë rast, kova është një sistem jo i izoluar.
Kur përziejmë ujë të nxehtë dhe të ftohtë në një termos të mbyllur, nxehtësia transferohet nga uji i nxehtë në ujin e ftohtë. Termosi është një sistem i izoluar , kështu që nuk ka transferim nxehtësie në ajër ose në termos. Nxehtësia e çliruar nga uji i nxehtë thjesht absorbohet nga uji i ftohtë derisa përzierja të arrijë ekuilibrin termik.
Parimi i Black-ut thotë se në një sistem të mbyllur të izoluar, nxehtësia e çliruar nga një objekt me temperaturë të lartë = nxehtësia e absorbuar nga një objekt me temperaturë të ulët.
Formula bazë e Black-ut
Qfikur = Qthith
Përshkrimi: Qfikur = nxehtësia e çliruar nga një objekt me temperaturë të lartë, Qthith = nxehtësia e absorbuar nga objektet me temperaturë të ulët.
Shembull pyetjesh për parimin e Black-ut
1. Një copë hekuri i nxehtë me një masë prej 1 kg dhe një temperaturë prej 100 oC vendoset në një enë që përmban ujë me një masë prej 2 kg dhe një temperaturë prej 20 oC. Cila është temperatura përfundimtare e përzierjes? Nxehtësia specifike e hekurit = 450 J/kg Co, nxehtësia specifike e ujit = 4200 J/kg Co.
Diskutim:
Dihet :
hekuri m = 1 kg, Tbesi = 100 oC, m ujë = 2 kg, Tajror = 20 oC, hekuri c = 450 J/kg Co, c ujë = 4200 J/kg Co.
Pyeti :
Përzierje T?
Xhevab :
Hekuri ka një temperaturë më të lartë se uji, kështu që hekuri çliron nxehtësi, uji thith nxehtësinë.
(m)(c)(delta T) = (m)(c)(delta T)
(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)
(450)(100-T) = (8400)(T-20)
45000 – 450T = 8400 T – 168000
45000 + 168000 = 8400 T + 450 T
213000 = 8850 T
T = 213000: 8850
T = 24 oC
Temperatura Temperatura përfundimtare e një përzierjeje hekuri të nxehtë dhe ujë të ftohtë, kur të dy janë në ekuilibër termik, është 24 gradë. oC.
2. Pyetja nr. 20 e Provimit Kombëtar të Fizikës SMA/MA 2015/2016
75 gramë ujë në temperaturë 0 ° C përzihen me 50 gramë ujë në mënyrë që temperatura e përzierjes të jetë 40 ° C, pra temperatura fillestare e 50 gramëve ujë është...
A. 125 o C
B. 120 o C
C. 110 o C
D. 100 o C
E. 80 o C
Diskutim
Dihet që:
Masa e ujit 1 (m 1 ) = 75 gram
Temperatura fillestare e ujit 1 (T 1 ) = 0 o C
Masa e ujit 2 (m 2 ) = 50 gram
Temperatura përfundimtare e përzierjes (T) = 40 o C
Njësitë e masës janë të njëjta, kështu që nuk është e nevojshme konvertimi.
Kërkohet: Temperatura fillestare e ujit 2 (T 2 )
Përgjigje:
Parimi i Black-ut thotë se në një sistem të mbyllur të izoluar, nxehtësia e çliruar nga një objekt me temperaturë të lartë është e barabartë me nxehtësinë e absorbuar nga një objekt me temperaturë të ulët.
Q i çliruar = Q i absorbuar
m 1 c ( ΔT 1 ) = m 2 c ( ΔT 2 )
Nxehtësia specifike e ujit është e njëjtë, kështu që c eliminohet nga ekuacioni.
m 1 ( ΔT 1 ) = m 2 ( ΔT 2 )
(75)(40 – 0) = (50)(T2 – 40)
(75)(40) = (50)(T2 – 40)
3000 = 50 T 2 – 2000
3000 + 2000 = 50 T2
5000 = 50 T2
T2 = 100
Përgjigja e saktë është D.
3. Pyetja nr. 20 e provimit kombëtar të fizikës SMA/MA 2015/2016
Një metal prej 200 gramësh ngrohet në 120 ° C dhe më pas hidhet në 100 gram ujë në një temperaturë prej 30 ° C. Pas ekuilibrit, temperatura e përzierjes bëhet 60 ° C. Nëse nxehtësia specifike e ujit është 4200 J.kg -1° C -1 , atëherë nxehtësia specifike e metalit është...
A. 10,5 J.kg -1o C -1
B. 105 J.kg -1o C -1
C. 150 J.kg -1o C -1
D. 1050 J.kg -1o C -1
E. 1500 J.kg -1o C -1
Diskutim
Konvertimi i njësive të masës nga gram në kilogram (Sistemi Ndërkombëtar i Njësive)
Dihet që:
Masa metalike (m 1 ) = 200 gram = 0,2 kg
Temperatura e metalit (T1 ) = 120 o C
Masa e ujit (m2 ) = 100 gram = 0,1 kg
Temperatura e ujit (T2 ) = 30 o C
Temperatura përfundimtare e përzierjes (T) = 60 o C
Nxehtësia specifike e ujit (c2 ) = 4200 J.kg -1 o C -1
E pyetur: Nxehtësia specifike e metalit ( c1 )
Përgjigje:
Q i çliruar = Q i absorbuar
m1 c1 (ΔT1) = m2 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
Përgjigja e saktë është D.
4. Pyetjet e Provimit Kombëtar SMA/MA 2018
250 ml ujë të valuar (100 ° C) hidhen në një tenxhere që përmban 400 ml ujë në një temperaturë prej 35 ° C. Pasi të arrihet ekuilibri termik, temperatura e përzierjes është… (nxehtësia specifike e ujit 1,0 kal.gr -1 ° C -1 ).
Diskutim
Është e njohur:
Temperatura e ujit të nxehtë = 100 o C
Vëllimi i ujit të nxehtë = 250 ml = 0,25 litra = 0,25 dm3 = (0,25)(1000 cm3 ) = 250 cm3
Temperatura e ujit të ftohtë = 35 o C
Vëllimi i ujit të ftohtë = 400 ml = 0,4 litra = 0,4 dm3 = (0,4)(1000 cm3 ) = 400 cm3
Nxehtësia specifike e ujit = 1,0 kal.gr -1 ° C -1
Dendësia e ujit = 1 gr/ cm3
E pyetur: Temperatura e përzierjes
Përgjigje:
Llogaritni masën e ujit të nxehtë dhe të ftohtë duke përdorur formulën e dendësisë:
m = ρV
m = masa, ρ = dendësia, V = vëllimi
Masa e ujit të nxehtë: m = ρ V = ( 1 gr/cm3 ) (250 cm3 ) = 250 gram
Masa e ujit të ftohtë: m = ρ V = ( 1 gr/cm3 ) (400 cm3 ) = 400 gram
Llogaritni temperaturën e përzierjes duke përdorur formulën kryesore të Black-ut:
Nxehtësia e absorbuar nga uji i ftohtë = nxehtësia e lëshuar nga uji i nxehtë
mc Δ T = mc Δ T
Nxehtësia specifike është e njëjtë, kështu që eliminohet nga ekuacioni.
m Δ T = m Δ T
(400)(T-35) = (250)(100-T)
400T – 14000 = 25000 – 250T
400T + 250T = 25000 + 14000
650T = 39000
T = 39000 / 650
T = 60 o C
