Pag-unawa sa mga Prinsipyo ng mga Itim
Kung paghaluin natin ang mainit at malamig na tubig sa isang bukas na lalagyan (halimbawa, isang balde), ang init ay lumilipat mula sa mainit na tubig patungo sa malamig na tubig. Dahil bukas ang lalagyan, ang ilan sa init ay lumilipat sa hangin. Ang lalagyan ay nagiging mas mainit din. Ang init na inilalabas ng mainit na tubig ay hindi lamang hinihigop ng malamig na tubig kundi pati na rin ng hangin at ng lalagyan. Sa kasong ito, ang balde ay isang hindi nakahiwalay na sistema.
Kapag hinahalo natin ang mainit at malamig na tubig sa isang nakasarang termos, ang init ay lumilipat mula sa mainit na tubig patungo sa malamig na tubig. Ang termos ay isang nakahiwalay na sistema , kaya walang init na lumilipat sa hangin o sa termos. Ang init na inilalabas ng mainit na tubig ay hinihigop lamang ng malamig na tubig hanggang sa maabot ng timpla ang thermal equilibrium.
Nakasaad sa prinsipyo ni Black na sa isang nakahiwalay at saradong sistema, ang init na inilalabas ng isang bagay na may mataas na temperatura ay katumbas ng init na hinihigop ng isang bagay na may mababang temperatura.
Ang pangunahing pormula ni Black
Qpagkatapos = Qsumipsip
Paglalarawan: Qpagkatapos = init na inilalabas ng isang bagay na may mataas na temperatura, Qsumipsip = init na hinihigop ng mga bagay na mababa ang temperatura.
Mga halimbawang tanong tungkol sa prinsipyo ni Black
1. Isang piraso ng mainit na bakal na may bigat na 1 kg at temperaturang 100 oAng C ay inilalagay sa isang lalagyan na naglalaman ng tubig na may bigat na 2 kg at temperaturang 20 oC. Ano ang huling temperatura ng pinaghalong? Tiyak na init ng bakal = 450 J/kg Co, tiyak na init ng tubig = 4200 J/kg Co.
Talakayan:
Ay kilala :
m bakal = 1 kg, Tmangubkob = 100 oC, m tubig = 2 kg, Thimpapawid = 20 oC, c bakal = 450 J/kg Co, c tubig = 4200 J/kg Co.
Nagtanong :
Halo-halo?
Sagot :
Mas mataas ang temperatura ng bakal kaysa sa tubig kaya naglalabas ng init ang bakal, habang sinisipsip naman ng tubig ang init.
(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
Suhu Ang huling temperatura ng pinaghalong mainit na bakal at malamig na tubig kapag pareho silang nasa thermal equilibrium ay 24 oC.
2. 2015/2016 SMA/MA Physics Pambansang Pagsusulit Tanong Blg. 20
Ang 75 gramo ng tubig na may temperaturang 0 o C ay hinaluan ng 50 gramo ng tubig upang ang temperatura ng pinaghalong ito ay 40 o C, kaya ang paunang temperatura ng 50 gramo ng tubig ay...
A. 125 ° C
B. 120 ° C
C. 110 o C
D. 100 o C
E. 80 o C
Pagtalakay
Alam na:
Masa ng tubig 1 (m 1 ) = 75 gramo
Paunang temperatura ng tubig 1 (T 1 ) = 0 o C
Masa ng tubig 2 (m 2 ) = 50 gramo
Pangwakas na temperatura ng timpla (T) = 40 o C
Magkakapareho ang mga yunit ng masa kaya hindi na kailangan ng conversion.
Hinahangad: Paunang temperatura ng tubig 2 (T 2 )
Sagot:
Ang prinsipyo ni Black ay nagsasaad na sa isang nakahiwalay na saradong sistema, ang init na inilalabas ng isang bagay na may mataas na temperatura ay katumbas ng init na hinihigop ng isang bagay na may mababang temperatura.
Q na inilabas = Q na nasisipsip
m1c ( ΔT1 ) = m2c ( ΔT2 )
Ang tiyak na init ng tubig ay pareho kaya ang c ay inalis sa equation.
m1 ( ΔT1 ) = m2 ( ΔT2 )
(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
T2 = 100
Ang tamang sagot ay D.
3. 2015/2016 SMA/MA Physics Pambansang Pagsusulit Tanong Blg. 20
Isang metal na may bigat na 200 gramo ang pinainit sa 120 o C at pagkatapos ay inilagay sa 100 gramo ng tubig sa temperaturang 30 o C. Pagkatapos ng ekwilibriyo, ang temperatura ng pinaghalong halo ay magiging 60 o C. Kung ang tiyak na init ng tubig ay 4200 J.kg -1 o C -1 , kung gayon ang tiyak na init ng metal ay...
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
Pagtalakay
Pag-convert ng mga yunit ng masa mula gramo patungong kilo (International System of Units)
Alam na:
Masa ng metal (m1 ) = 200 gramo = 0,2 kg
Temperatura ng metal (T 1 ) = 120 o C
Masa ng tubig (m² ) = 100 gramo = 0,1 kg
Temperatura ng tubig (T 2 ) = 30 o C
Pangwakas na temperatura ng timpla (T) = 60 o C
Tiyak na init ng tubig (c 2 ) = 4200 J.kg -1 o C -1
Itinanong: Tiyak na init ng metal ( c1 )
Sagot:
Q na inilabas = Q na nasisipsip
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
c1 = 12600 / 12
c1 = 1050
Ang tamang sagot ay D.
4. Mga Tanong sa Pambansang Pagsusulit ng SMA/MA 2018
Ang 250 ml ng kumukulong tubig (100 o C) ay ibinuhos sa isang kawali na naglalaman ng 400 ml ng tubig sa temperaturang 35 o C. Pagkatapos maganap ang thermal equilibrium, ang temperatura ng timpla ay… (tiyak na init ng tubig 1,0 cal.gr -1 . o C -1 )
Pagtalakay
Ito ay kilala:
Temperatura ng mainit na tubig = 100 o C
Dami ng mainit na tubig = 250 ml = 0,25 litro = 0,25 dm³ = (0,25)(1000 cm³ ) = 250 cm³
Malamig na temperatura ng tubig = 35 o C
Dami ng malamig na tubig = 400 ml = 0,4 litro = 0,4 dm³ = (0,4)(1000 cm³ ) = 400 cm³
Tiyak na init ng tubig = 1,0 cal.gr -1 .o C -1
Densidad ng tubig = 1 gr/ cm3
Tinanong: Temperatura ng halo
Sagot:
Kalkulahin ang masa ng mainit at malamig na tubig gamit ang formula ng density:
m = ρ V
m = masa, ρ = densidad, V = dami
Masa ng mainit na tubig: m = ρ V = ( 1 gr/cm 3 )(250 cm 3 ) = 250 gramo
Masa ng malamig na tubig: m = ρ V = ( 1 gr/cm 3 )(400 cm 3 ) = 400 gramo
Kalkulahin ang temperatura ng pinaghalong gamit ang prinsipyong pormula ni Black:
Init na hinihigop ng malamig na tubig = init na inilalabas ng mainit na tubig
mc ΔT = mc ΔT
Ang tiyak na init ay pareho kaya inalis ito sa equation.
m ΔT = m ΔT
(400)(T-35) = (250)(100-T)
400T – 14000 = 25000 – 250T
400T + 250T = 25000 + 14000
650T = 39000
T = 39000 / 650
T = 60 ° C
