Разумевање црначких принципа
Ако помешамо топлу и хладну воду у отвореној посуди (на пример, канти), топлота се преноси са топле на хладну воду. Пошто је посуда отворена, део топлоте се преноси на ваздух. Посуда такође постаје топлија. Топлоту коју ослобађа топла вода не апсорбује само хладна вода већ и ваздух и посуда. У овом случају, канта је неизолован систем.
Када мешамо топлу и хладну воду у затвореном термосу, топлота се преноси са топле на хладну воду. Термос је изолован систем , тако да се топлота не преноси на ваздух или термос. Топлоту коју ослобађа топла вода једноставно апсорбује хладна вода док смеша не достигне термичку равнотежу.
Блеков принцип каже да је у изолованом затвореном систему топлота коју ослобађа објекат високе температуре = топлота коју апсорбује објекат ниске температуре.
Блекова основна формула
Qлепас = КСерап
Опис: Qлепас = топлота коју ослобађа објекат високе температуре, QСерап = топлота коју апсорбују објекти ниске температуре.
Примери питања о Блековом принципу
1. Комад ужареног гвожђа масе 1 кг и температуре 100 oC се ставља у посуду која садржи воду масе 2 kg и температуре 20 oC. Колика је коначна температура смеше? Специфична топлота гвожђа = 450 J/kg Co, специфична топлота воде = 4200 J/kg Co.
Дискусија:
познато је :
m гвожђа = 1 kg, Tбеси = КСНУМКС oC, m воде = 2 kg, Tваздух = КСНУМКС oC, c гвожђа = 450 J/kg Co, c воде = 4200 J/kg Co.
Питао :
Т микс?
Јаваб :
Гвожђе има вишу температуру од воде, па гвожђе ослобађа топлоту, док вода апсорбује топлоту.
(м)(ц)(делта Т) = (м)(ц)(делта Т)
(1)(450)(100-T) = (2)(4200)(T-20)
(450)(100-Т) = (8400)(Т-20)
45000 – 450T = 8400 T – 168000
45000 + 168000 = 8400 Т + 450 Т
213000 = 8850 Т
Т = 213000 : 8850
Т = 24 oC
Суху Коначна температура смеше врућег гвожђа и хладне воде када су обе у термичкој равнотежи је 24 oC.
2. Питање бр. 20 из националног испита из физике за школску 2015/2016. годину
75 грама воде на температури од 0 ° C се помеша са 50 грама воде тако да температура смеше буде 40 ° C, па је почетна температура 50 грама воде...
A. 125 ° C
B. 120 ° C
110 ° C
D. 100 ° C
E. 80 ° C
Пембахасан
Познато је да:
Маса воде 1 (м 1 ) = 75 грама
Почетна температура воде 1 (T1 ) = 0 ° C
Маса воде 2 (м 2 ) = 50 грама
Коначна температура смеше (T) = 40 ° C
Јединице масе су исте тако да није потребна конверзија.
Жељена: Почетна температура воде 2 ( T2 )
Јаваб :
Блеков принцип каже да је у изолованом затвореном систему топлота коју ослобађа објекат високе температуре једнака топлоти коју апсорбује објекат ниске температуре.
Ослобођени Q = апсорбовани Q
m1c ( ΔT1 ) = m2c ( ΔT2 )
Специфична топлота воде је иста, тако да се c елиминише из једначине.
m1 ( ΔT1 ) = m2 ( ΔT2 )
(75)(40 – 0) = (50)(Т2 – 40)
(75)(40) = (50)(Т2 – 40)
3000 = 50 T 2 – 2000
3000 + 2000 = 50 Т2
5000 = 50 Т2
Т2 = 100
Тачан одговор је Д.
3. Питање бр. 20 за национални испит из физике за школску 2015/2016. годину
Метал масе 200 грама се загрева на 120 ° C, а затим ставља у 100 грама воде на температури од 30 ° C. Након постизања равнотеже, температура смеше постаје 60 ° C. Ако је специфична топлота воде 4200 J· kg⁻¹° C⁻¹ , онда је специфична топлота метала...
А. 10,5 Ј· кг⁻¹ ° C⁻¹
Б. 105 Ј·кг -1o C -1
C. 150 J·kg -1o C -1
D. 1050 J·kg -1o C -1
Е. 1500 Ј·кг -1 ° C -1
Пембахасан
Конверзија јединица масе из грама у килограме (Међународни систем јединица)
Познато је да:
Маса метала (m1 ) = 200 грама = 0,2 кг
Температура метала (T1 ) = 120 ° C
Маса воде (м² ) = 100 грама = 0,1 кг
Температура воде (T2 ) = 30 ° C
Коначна температура смеше (T) = 60 ° C
Специфична топлота воде (c² ) = 4200 J· kg⁻¹ ° C⁻¹
Питање: Специфична топлота метала ( c1 )
Јаваб :
Ослобођени Q = апсорбовани Q
m1 c1 (ΔT1) = м2 c2 (ΔT2)
(0,2)(c1 ) (120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)
(0,2)(c1 ) (60) = (0,1)(4200)(30)
12 ц 1 = 12600
c1 = 12600 / 12
c1 = 1050
Тачан одговор је Д.
4. Питања за национални испит SMA/MA за 2018. годину
250 мл кључале воде (100 ° C) се сипа у шерпу која садржи 400 мл воде температуре 35 ° C. Након што се постигне термичка равнотежа, температура смеше је… (специфична топлота воде 1,0 cal.gr -1 . ° C -1 )
Пембахасан
Познато је:
Температура топле воде = 100 ° C
Запремина топле воде = 250 мл = 0,25 литара = 0,25 дм³ = (0,25)(1000 цм³ ) = 250 цм³
Температура хладне воде = 35 ° C
Запремина хладне воде = 400 мл = 0,4 литра = 0,4 дм³ = (0,4)(1000 цм³ ) = 400 цм³
Специфична топлота воде = 1,0 кал.гр -1 . ° C -1
Густина воде = 1 гр/ цм³
Питање: Температура смеше
Одговор:
Израчунајте масу топле и хладне воде користећи формулу густине:
m = ρ V
m = маса, ρ = густина, V = запремина
Маса вруће воде: m = ρ V = ( 1 gr/cm³ ) (250 cm³ ) = 250 грама
Маса хладне воде: m = ρ V = ( 1 gr/cm³ ) (400 cm³ ) = 400 грама
Израчунајте температуру смеше користећи Блекову основну формулу:
Топлота коју апсорбује хладна вода = топлота коју ослобађа топла вода
mc ΔT = mc ΔT
Специфична топлота је иста, тако да се елиминише из једначине.
m ΔT = m ΔT
(400)(Т-35) = (250)(100-Т)
400Т – 14000 = 25000 – 250Т
400Т + 250Т = 25000 + 14000
650Т = 39000
Т = 39000 / 650
Т = 60 ° C
