Prinsipyo ng Itim – mga problema at solusyon
1. 200-gramong tubig sa 30°C ang hinaluan ng 100-gramong tubig sa 90°C. Ang tiyak na init ng tubig = 1 cal.gram −1 °C −1 . Tukuyin ang pangwakas na temperatura ng timpla!
Kilala:
Masa ng tubig 2 (m1 ) = 200 gramo
Temperatura ng tubig 1 (T 1 ) = 30 o C
Masa ng tubig 2 (m 2 ) = 100 gramo
Temperatura ng tubig 2 (T 2 ) = 90 o C
Ang tiyak na init para sa tubig (c) = 1 cal.gram −1 °C −1
Hinahanap: Ang pangwakas na temperatura
solusyon:
Init na inilalabas ng mas malamig na tubig (Q 2 ) = init na hinihigop ng mas malamig na tubig (Q 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 ° C
2. 60-gramo sa 90 o C na hinaluan ng 40-gramong tubig sa 25 o C. Ano ang huling temperatura ng timpla. Ang tiyak na init para sa tubig = 1 cal.g -1 .o C -1.
Kilala:
Masa ng tubig 1 (m 1 ) = 60 gramo
Temperatura ng tubig 1 (T 1 ) = 90 o C
Masa ng tubig 2 (m 2 ) = 40 gramo
Temperatura ng tubig 2 (T 2 ) = 25 o C
Ang tiyak na init para sa tubig (c) = 1 cal.g -1 . o C -1
Hinahanap: Ang pangwakas na temperatura
solusyon:
Init na inilalabas ng mas malamig na tubig (Q 2 ) = init na hinihigop ng mas malamig na tubig (Q 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 ° C
3. M-gramong yelo sa 0 o C na inilagay sa 340-gramong tubig sa 20 o C sa isang partikular na lalagyan. Ang latent heat of fusion (L ice ) = 80 cal g -1 , ang specific heat ng tubig (c tubig ) = 1 cal g -1 o C -1 . Natutunaw ang lahat ng yelo at ang thermal equilibrium = 5 o C. Hanapin ang masa ng yelo.
Kilala:
Masa ng tubig (m) = 340 gramo
Temperatura ng yelo (T yelo ) = 0 ° C
Temperatura ng tubig (T tubig ) = 20 o C
Temperatura ng thermal equilibrium (T) = 5 o C
Latent heat ng fusion para sa yelo (L yelo ) = 80 cal g -1
Ang tiyak na init para sa tubig (c tubig ) = 1 cal g -1 o C -1
Hinahanap: Masa ng yelo (M)
solusyon:
Init na inilalabas ng tubig (Q 2 ) = init na hinihigop ng yelo (Q 1 )
m tubig c tubig (ΔT) = m yelo L yelo + m yelo c tubig (ΔT)
(340)(1)(20-5) = M (80) + M (1)(5-0)
(340)(15) = 80M + 5M
5100 = 85M
M = 5100/85
M = 60 gramo
4. Isang tanso sa 100 o C ang inilagay sa 128 gramo ng tubig sa 30 o C. Ang tiyak na init para sa tubig ay 1 cal.g -1 o C -1 at ang tiyak na init para sa tanso ay 0.1 cal.g -1 o C -1 . Kung ang temperatura ng thermal equilibrium = 36 o C, ano ang masa ng tanso.
Kilala:
Temperatura ng tanso (T 1 ) = 100 o C
Ang tiyak na init para sa tanso (c1 ) = 0.1 cal.g -1o C -1
Masa ng tubig (m² ) = 128 gramo
Temperatura ng tubig (T 2 ) = 30 o C
Ang tiyak na init para sa tubig (c₂ ) = 1 cal.g -1o C₂ -1
Ang temperatura ng thermal equilibrium (T) = 36 o C
Hinahanap: Masa ng tanso ( m1 )
solusyon:
Q tanso = Q tubig
m 1 c 1 ΔT = m 2 c 2 ΔT
( m1 )(0.1)(100-36) = (128)(1)(36-30)
( m1 )(0.1)(64) = (128)(1)(6)
(m1 ) (6.4) = 768
m1 = 768 / 6.4
m1 = 120 gramo
5. Isang 3-kg na tingga na may tiyak na init para sa tingga ay 1400 J.kg -1 C -1 sa 80 o C na inilagay sa 10-kg na tubig na may tiyak na init para sa tubig ay 4200 J.kg -1 C -1 . Ang temperatura ng thermal equilibrium ay 20 o C. Ano ang inisyal na temperatura ng tubig.
Kilala:
Mass ng tingga (m1 ) = 3 kg
Ang tiyak na init para sa tingga (c1 ) = 1400 J.kg -1 C -1
Temperatura ng tingga (T1 ) = 80 o C
Masa ng tubig (m² ) = 10 kg
Ang tiyak na init ng tubig (c₂ ) = 4200 J.kg -1 C -1
Ang temperatura ng thermal equilibrium (T) = 20 o C
Hinahanap: Ang paunang temperatura ng tubig (T 2 )
solusyon:
Paglabas ng Q = pagsipsip ng Q
Q tingga = Q tubig
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
42,000 T = 588,000
T = 588,000 / 42,000
T = 14
Ang unang temperatura ng tubig ay 14 o C.
6. 75-gramong tubig sa 0 o C ang hinaluan ng 50-gramong tubig kaya ang temperatura ng pinaghalong tubig ay 40 o C. Ano ang paunang temperatura ng 50-gramong tubig.
Kilala:
Masa ng tubig 1 (m 1 ) = 75 gramo
Ang panimulang temperatura ng tubig 1 (T 1 ) = 0 ° C
Masa ng tubig 2 (m 2 ) = 50 gramo
Ang temperatura ng timpla (T) = 40 o C
Hinahangad: Ang paunang temperatura ng tubig 2 (T 2 )
solusyon:
Init na inilalabas ng mas malamig na tubig (Q release ) = init na hinihigop ng mas malamig na tubig (Q absorption )
m 1 c (ΔT 1 ) = m 2 c (ΔT 2 )
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
T 2 = 100 ° C
7. Ang 200-gramong metal ay pinainit sa 120 o C, pagkatapos ay inilagay sa 100-gramong tubig sa 30 o C. Ang temperatura ng timpla sa thermal equilibrium ay 60 o C. Kung ang tiyak na init ng tubig ay 4200 J.kg -1 o C -1 , ano ang tiyak na init ng metal.
solusyon:
I-convert ang mga yunit ng masa mula gramo patungong kilo (Mga internasyonal na yunit)
Kilala:
Masa ng metal (m1 ) = 200 gramo = 0.2 kg
Temperatura ng metal (T1 ) = 120 ° C
Masa ng tubig (m² ) = 100 gramo = 0.1 kg
Temperatura ng tubig (T 2 ) = 30 o C
Ang temperatura ng timpla (T) = 60 o C
Ang tiyak na init ng tubig (c₂ ) = 4200 J.kg -1 o C₂ -1
Hinahanap: Ang tiyak na init ng metal ( c1 )
solusyon:
Paglabas ng Q = pagsipsip ng 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
c1 = 12600 / 12
c1 = 1050
1. Tanong: Sino si Joseph Black? Sagot: Si Joseph Black ay isang manggagamot at kemikong Scottish noong ika-18 siglo, na kilala sa kanyang mga natuklasan sa latent heat, specific heat, at carbon dioxide.
2. Tanong: Ano ang latent heat? Sagot: Ang latent heat ay ang dami ng enerhiyang hinihigop o inilalabas ng isang substansiya sa panahon ng pagbabago ng phase, tulad ng pagkatunaw o pagkulo, nang hindi binabago ang temperatura nito.
3. Tanong: Paano naiiba ang latent heat sa sensible heat? Sagot: Habang ang sensible heat ay nagdudulot ng pagbabago sa temperatura ng isang substansiya nang walang pagbabago sa phase, ang latent heat naman ay nagdudulot ng pagbabago sa phase nang walang pagbabago sa temperatura.
4. Tanong: Ano ang kahalagahan ng mga eksperimento ni Black sa latent heat sa pag-aaral ng thermodynamics? Sagot: Ang gawain ni Black ang naglatag ng pundasyong pag-unawa sa enerhiya ng init at sa konserbasyon nito, na nagbukas ng daan para sa karagdagang mga pagsulong sa thermodynamics at calorimetry.
5. Tanong: Bakit magkaiba ang dami ng enerhiya ng init ng yelo sa 0°C at tubig sa 0°C? Sagot: Kailangang sipsipin ng yelo sa 0°C ang latent heat ng pagsasanib upang maging tubig sa 0°C. Kaya, ang tubig sa 0°C ay may mas maraming enerhiya ng init kaysa sa yelo sa parehong temperatura dahil sa nasisipsip na latent heat na ito.
6. Tanong: Ano ang tiyak na init? Sagot: Ang tiyak na init ay ang dami ng enerhiya ng init na kinakailangan upang itaas ang temperatura ng isang yunit ng masa ng isang sangkap ng isang digri Celsius o Kelvin.
7. Tanong: Paano humantong ang gawain ni Black sa tiyak na init sa pag-unawa sa iba't ibang kapasidad ng init ng mga sangkap? Sagot: Natuklasan ni Black na ang pantay na masa ng iba't ibang sangkap ay nangangailangan ng iba't ibang dami ng init upang makamit ang parehong pagbabago sa temperatura. Ipinakilala ng obserbasyong ito ang konsepto ng mga tiyak na kapasidad ng init ng mga sangkap.
8. Tanong: Bakit mahalaga ang konsepto ng latent heat sa mga sistema ng panahon? Sagot: Ang latent heat ay may mahalagang papel sa mga sistema ng panahon dahil sa enerhiyang kasangkot sa mga pagbabago sa anyo ng tubig, tulad ng ebaporasyon at kondensasyon. Ang paglipat ng enerhiyang ito ay nakakaapekto sa temperatura, pagbuo ng ulap, at mga padron ng panahon.
9. Tanong: Anong aparato ang ginamit ni Joseph Black upang sukatin ang mga pagbabago sa init sa kanyang mga eksperimento? Sagot: Gumamit si Black ng isang simpleng calorimeter, isang instrumento para sa pagsukat ng pagbabago ng init, sa kanyang mga eksperimento upang masukat ang dami ng init na nasisipsip o inilabas.
10. Tanong: Paano nakatulong sa kimika ang pagkakatuklas ni Black sa carbon dioxide (na tinawag niyang "fixed air")? Sagot: Ang pagtukoy ni Black sa carbon dioxide bilang isang natatanging gas na naiiba sa hangin sa atmospera ay napakahalaga sa pagsulong ng kimika ng gas at nagbukas ng daan para sa pag-unawa sa mga reaksiyong kemikal na kinasasangkutan ng mga gas.
