Kanuni nyeusi - matatizo na suluhisho
1. Maji ya gramu 200 kwa joto la 30°C yaliyochanganywa na maji ya gramu 100 kwa joto la 90°C. Joto maalum la maji = 1 kal.gramu −1 °C −1 . Amua halijoto ya mwisho ya mchanganyiko!
Inajulikana:
Uzito wa maji 2 (m 1 ) = gramu 200
Joto la maji 1 (T 1 ) = 30 o C
Uzito wa maji 2 (m2 ) = gramu 100
Joto la maji 2 (T 2 ) = 90 o C
Joto maalum kwa maji (c) = 1 kal.gramu −1 °C −1
Inahitajika: Halijoto ya mwisho
Suluhisho:
Joto linalotolewa na maji baridi (Swali la 2 ) = joto linalofyonzwa na maji baridi (Swali la 1 )
m 2 c (ΔT) = m 1 c (ΔT)
(100)(1)(90 - T) = (200)(1)(T - 30)
(100)(90 - T) = (200)(T - 30)
9000 – 100T = 200T – 6000
9000 + 6000 = 200T + 100T
15000 = 300T
T = 15000/300
T = 50 o C
2. Gramu 60 kwa joto la 90 ° C iliyochanganywa na gramu 40 za maji kwa joto la 25 ° C . Joto la mwisho la mchanganyiko ni lipi? Joto maalum kwa maji = 1 cal.g -1 .o C -1.
Inajulikana:
Uzito wa maji 1 (m1 ) = gramu 60
Joto la maji 1 (T 1 ) = 90 o C
Uzito wa maji 2 (m2 ) = gramu 40
Joto la maji 2 (T 2 ) = 25 o C
Joto maalum kwa maji (c) = 1 cal.g -1 . o C -1
Inahitajika: Halijoto ya mwisho
Suluhisho:
Joto linalotolewa na maji baridi (Swali la 2 ) = joto linalofyonzwa na maji baridi (Swali la 1 )
m 1 c (ΔT) = m 2 c (ΔT)
(60)(1)(90 - T) = (40)(1)(T - 25)
(60)(90 - T) = (40)(T - 25)
5400 – 60T = 40T – 1000
5400 + 1000 = 40T + 60T
6400 = 100T
T = 6400/100
T = 64 o C
3. Barafu ya gramu M kwa 0 ° C iliyowekwa kwenye maji ya gramu 340 kwa 20 ° C kwenye chombo maalum. Joto fiche la muunganiko ( barafu L ) = 80 cal g -1 , joto maalum la maji (c maji ) = 1 cal g -1 o C -1 . Barafu yote huyeyuka na usawa wa joto = 5 ° C. Tafuta uzito wa barafu.
Inajulikana:
Uzito wa maji (m) = gramu 340
Halijoto ya barafu ( barafu ya T ) = 0 o C
Halijoto ya maji ( maji ya T ) = 20 o C
Halijoto ya usawa wa joto (T) = 5 o C
Joto fiche la muunganiko wa barafu ( barafu L ) = 80 cal g -1
Joto maalum kwa maji (c maji ) = 1 cal g -1 o C -1
Inahitajika: Uzito wa barafu (M)
Suluhisho:
Joto linalotolewa na maji (Swali la 2 ) = joto linalofyonzwa na barafu (Swali la 1 )
m maji c maji (ΔT) = m barafu L barafu + m barafu c maji (ΔT)
(340)(1)(20-5) = M (80) + M (1)(5-0)
(340)(15) = 80M + 5M
5100 = 85M
M = 5100/85
M = gramu 60
4. Shaba kwenye 100 o C imewekwa kwenye gramu 128 za maji kwenye 30 o C. Joto maalum la maji ni 1 kal.g -1o C -1 na joto maalum la shaba ni 0.1 kal.g -1o C -1 . Ikiwa halijoto ya usawa wa joto = 36 o C, uzito wa shaba ni upi?
Inajulikana:
Halijoto ya shaba (T1 ) = 100 o C
Joto maalum la shaba (c 1 ) = 0.1 cal.g -1o C -1
Uzito wa maji (m2 ) = gramu 128
Halijoto ya maji (T2 ) = 30 ° C
Joto maalum kwa maji (c 2 ) = 1 cal.g -1o C -1
Halijoto ya usawa wa joto (T) = 36 o C
Inayohitajika: Uzito wa shaba (m 1 )
Suluhisho:
Q shaba = Q maji
m 1 c 1 ΔT = m 2 c 2 ΔT
(m 1 )(0.1)(100-36) = (128)(1)(36-30)
(m 1 )(0.1)(64) = (128)(1)(6)
(m 1 )(6.4) = 768
m 1 = 768 / 6.4
m 1 = gramu 120
5. Risasi ya kilo 3 yenye joto maalum kwa risasi ni 1400 J.kg -1 C -1 kwa 80 o C iliyowekwa kwenye maji ya kilo 10 na joto maalum kwa maji ni 4200 J.kg -1 C -1 . Halijoto ya usawa wa joto ni 20 o C. Halijoto ya awali ya maji ni ipi?
Inajulikana:
Uzito wa risasi (m 1 ) = kilo 3
Joto maalum la risasi (c 1 ) = 1400 J.kg -1 C -1
Halijoto ya risasi (T 1 ) = 80 o C
Uzito wa maji (m2 ) = kilo 10
Joto maalum la maji (c 2 ) = 4200 J.kg -1 C -1
Halijoto ya usawa wa joto (T) = 20 o C
Inayohitajika: Joto la awali la maji ( T2 )
Suluhisho:
Kutolewa kwa Q = ufyonzaji wa Q
Q risasi = Q maji
m 1 c 1 ΔT = m 2 c 2 ΔT
(3)(1400)(80-20) = (10)(4200)(20-T)
(4200)(60) = (42,000)(20-T)
252,000 = 840,000 – 42,000 T
42,000 T = 840,000 – 252,000
T 42,000 = 588,000
T = 588,000/42,000
T = 14
Joto la awali la maji ni nyuzi joto 14 Celsius.
6. Maji ya gramu 75 kwa 0 ° C yaliyochanganywa na maji ya gramu 50 ili halijoto ya mchanganyiko iwe 40 ° C. Je, halijoto ya awali ya maji ya gramu 50 ni ipi?
Inajulikana:
Uzito wa maji 1 (m1 ) = gramu 75
Joto la awali la maji 1 (T1 ) = 0 o C
Uzito wa maji 2 (m2 ) = gramu 50
Joto la mchanganyiko (T) = 40 o C
Inahitajika: Joto la awali la maji 2 ( T2 )
Suluhisho:
Joto linalotolewa na maji baridi (Q kutolewa ) = joto linalofyonzwa na maji baridi (Q kunyonya )
m 1 c (ΔT 1 ) = m 2 c (ΔT 2 )
m 1 (ΔT 1 ) = m 2 (ΔT 2 )
(75)(40 - 0) = (50)(T 2 - 40)
(75)(40) = (50)(T 2 - 40)
3000 = 50 T 2 - 2000
3000 + 2000 = 50 T 2
5000 = 50 T 2
T 2 = 100 o C
7. Chuma cha gramu 200 kikiwashwa moto hadi 120 o C, kisha kuwekwa kwenye maji ya gramu 100 kwa 30 o C. Halijoto ya mchanganyiko katika usawa wa joto ni 60 o C. Ikiwa joto maalum la maji ni 4200 J.kg -1 o C -1 , joto maalum la chuma ni lipi?
Suluhisho:
Badilisha vitengo vya uzito kutoka gramu hadi kilo (vitengo vya kimataifa)
Inajulikana:
Uzito wa metali (m 1 ) = gramu 200 = kilo 0.2
Halijoto ya chuma (T1 ) = 120 o C
Uzito wa maji (m 2 ) = gramu 100 = kilo 0.1
Halijoto ya maji (T2 ) = 30 ° C
Joto la mchanganyiko (T) = 60 o C
Joto maalum la maji (c 2 ) = 4200 J.kg -1 o C -1
Inayohitajika: Joto maalum la chuma (c 1 )
Suluhisho:
Kutolewa kwa Q = ufyonzaji wa Q
m 1 c 1 (ΔT 1 ) = m 2 c 2 (ΔT 2 )
(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
1. Swali: Joseph Black alikuwa nani? Jibu: Joseph Black alikuwa daktari na mwanakemia wa Uskoti wa karne ya 18, anayejulikana kwa uvumbuzi wake wa joto fiche, joto maalum, na kaboni dioksidi.
2. Swali: Joto fiche ni nini? Jibu: Joto fiche ni kiasi cha nishati kinachofyonzwa au kutolewa na dutu wakati wa mabadiliko ya awamu, kama vile kuyeyuka au kuchemsha, bila kubadilisha halijoto yake.
3. Swali: Joto fiche linatofautianaje na joto fiche? Jibu: Ingawa joto fiche husababisha mabadiliko katika halijoto ya dutu bila mabadiliko ya awamu, joto fiche husababisha mabadiliko ya awamu bila mabadiliko ya halijoto.
4. Swali: Majaribio ya Black kuhusu joto fiche yalikuwa na umuhimu gani katika utafiti wa thermodynamics? Jibu: Kazi ya Black iliweka uelewa wa msingi wa nishati ya joto na uhifadhi wake, ikifungua njia kwa maendeleo zaidi katika thermodynamics na kalori.
5. Swali: Kwa nini barafu kwenye 0°C na maji kwenye 0°C yana kiasi tofauti cha nishati ya joto? Jibu: Barafu kwenye 0°C inahitaji kunyonya joto fiche la muunganiko ili kuwa maji kwenye 0°C. Hivyo, maji kwenye 0°C yana nishati zaidi ya joto kuliko barafu kwenye halijoto sawa kutokana na joto fiche hili linalofyonzwa.
6. Swali: Joto maalum ni nini? Jibu: Joto maalum ni kiasi cha nishati ya joto kinachohitajika ili kuongeza halijoto ya uzito wa kitengo cha dutu kwa nyuzi joto moja Selsiasi au Kelvin.
7. Swali: Kazi ya Black kwenye joto maalum ilisababishaje uelewa wa uwezo tofauti wa joto wa vitu? Jibu: Black iligundua kuwa wingi sawa wa vitu tofauti ulihitaji kiasi tofauti cha joto ili kufikia mabadiliko sawa ya halijoto. Uchunguzi huu ulianzisha dhana ya uwezo maalum wa joto wa vitu.
8. Swali: Kwa nini dhana ya joto fiche ni muhimu katika mifumo ya hali ya hewa? Jibu: Joto fiche lina jukumu muhimu katika mifumo ya hali ya hewa kwa sababu ya nishati inayohusika katika mabadiliko ya awamu ya maji, kama vile uvukizi na mgandamizo. Uhamisho huu wa nishati huathiri halijoto, uundaji wa mawingu, na mifumo ya hali ya hewa.
9. Swali: Joseph Black alitumia kifaa gani kupima mabadiliko ya joto katika majaribio yake? Jibu: Black alitumia kalorimita rahisi, kifaa cha kupimia mabadiliko ya joto, katika majaribio yake ili kupima kiasi cha joto linalofyonzwa au kutolewa.
10. Swali: Ugunduzi wa Black wa kaboni dioksidi (ambao aliuita "hewa isiyobadilika") ulichangiaje katika kemia? Jibu: Utambuzi wa Black wa kaboni dioksidi kama gesi tofauti na hewa ya angahewa ulikuwa muhimu katika maendeleo ya kemia ya gesi na ulifungua njia ya kuelewa athari za kemikali zinazohusisha gesi.
