Siyah Prensipleri Anlamak
Açık bir kapta (örneğin bir kovada) sıcak ve soğuk suyu karıştırırsak, sıcak sudan soğuk suya ısı transferi gerçekleşir. Kap açık olduğu için ısının bir kısmı buharlaşır. kalori Sıcak su havaya karışır. Kap da ısınır. Sıcak suyun açığa çıkardığı ısı sadece soğuk su tarafından değil, aynı zamanda hava ve kap tarafından da emilir. Bu durumda, kova yalıtımlı olmayan bir sistemdir.
Kapalı bir termosun içinde sıcak su ve soğuk suyu karıştırırsak, şu olur: ısı transferi Sıcak sudan soğuk suya. Termos bir şeydir. izole sistem Bu nedenle, havaya veya termosa ısı transferi olmaz. Sıcak suyun açığa çıkardığı ısı, sıcak ve soğuk su karışımı belirli bir sıcaklığa ulaşana kadar sadece soğuk su tarafından emilir. termal denge.
Siyah Prensip İzole edilmiş kapalı bir sistemde, yüksek sıcaklıktaki bir cismin yaydığı ısının, düşük sıcaklıktaki bir cismin emdiği ısıya eşit olduğunu belirtir.
Black'in temel formülü
Qlepalar = Q,serap
Açıklama: Qlepalar = yüksek sıcaklıktaki bir cisim tarafından salınan ısı, Qserap = düşük sıcaklıktaki cisimler tarafından emilen ısı.
Black'in temel örnek soruları
1. Kütlesi 1 kg ve sıcaklığı 100°C olan sıcak bir demir parçası oC, kütlesi 2 kg ve sıcaklığı 20°C olan su dolu bir kaba konuluyor. oC. Karışımın son sıcaklığı nedir? Demirin özgül ısı kapasitesi = 450 J/kg °CoSuyun özgül ısı kapasitesi = 4200 J/kg °Co.
Pembahasan:
Bilinen :
m demir = 1 kg, Tinanmak = 100 oC, m su = 2 kg, Thava = 20 oC, c demir = 450 J/kg Co, c su = 4200 J/kg Co.
Soruldu :
T karışımı mı?
Cevab :
Demir, sudan daha yüksek bir sıcaklığa sahip olduğundan, demir ısıyı açığa çıkarır, su ise ısıyı emer.
(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 Hem sıcak demir hem de soğuk su termal denge halindeyken, karışımın son sıcaklığı 24 derecedir. oC.
2. 2015/2016 SMA/MA Fizik Ulusal Sınavı 20. Soru
0°C sıcaklıkta 75 grama kadar suoC maddesi 50 gram su ile karıştırılarak karışımın sıcaklığı 40 dereceye çıkarılır.oEğer sıcaklık C ise, 50 gram suyun başlangıç sıcaklığı...
A. 125oC
B. 120oC
C. 110oC
D. 100oC
E.80oC
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Suyun kütlesi 1 (m1) = 75 gram
Başlangıç su sıcaklığı 1 (T1) = 0oC
Suyun kütlesi 2 (m2) = 50 gram
Karışımın son sıcaklığı (T) = 40oC
Kütle birimleri aynı olduğundan dönüştürme işlemine gerek yoktur.
Soruldu: Başlangıç su sıcaklığı 2 (T2)
Cevap :
Siyah Prensip İzole edilmiş kapalı bir sistemde, yüksek sıcaklıktaki bir cismin yaydığı ısı ile düşük sıcaklıktaki bir cismin emdiği ısının aynı olduğunu belirtir.
Qlepalar = Q,serap
m1 c (ΔT1) = m2 c (ΔT2)
Suyun özgül ısısı aynıdır, bu nedenle c Denklemden çıkarıldı.
m1 (ΔT1) = m2 (ΔT2)
(75)(40 – 0) = (50)(T2 - 40)
(75)(40) = (50)(T2 - 40)
3000 = 50 T2 - 2000
3000 + 2000 = 50 T2
5000 = 50 T2
T2 = 100
Doğru cevap D şıkkıdır.
3. 2015/2016 SMA/MA Fizik Ulusal Sınavı Soru No. 20
200 gramlık bir metal 120 dereceye kadar ısıtılıyor.oC daha sonra 30 derece sıcaklıktaki 100 gram suya konulur.oC. Karışım dengelendikten sonra sıcaklık 60 olur.oC. Suyun özgül ısı kapasitesi 4200 J/kg ise-1 dereceC-1O halde metalin özgül ısısı şöyledir…
A. 10,5 J.kg-1oC-1
B. 105 J.kg-1oC-1
Yaklaşık 150 J/kg-1oC-1
D. 1050 J.kg-1oC-1
E. 1500 J.kg-1oC-1
Pembahasan
Kütle birimlerinin gramdan kilograma dönüştürülmesi (Uluslararası Birim Sistemi)
Şunlar bilinmektedir:
Metalin kütlesi (m)1) = 200 gram = 0,2 kg
Metal sıcaklığı (T1) = 120oC
Su kütlesi (m)2) = 100 gram = 0,1 kg
Su sıcaklığı (T2) = 30oC
Karışımın son sıcaklığı (T) = 60oC
Suyun özgül ısısı (c2) = 4200 J.kg-1 dereceC-1
Soruldu: Metalin özgül ısısı (c1)
Cevap :
Qlepalar = Q,serap
m1 c1 (ΔT1) = m2 c2 (ΔT2)
(0,2)(c1)(120 – 60) = (0,1)(4200)(60 – 30)
(0,2)(c1)(60) = (0,1)(4200)(30)
12 c1 = 12600
c1 = 12600/12
c1 = 1050
Doğru cevap D şıkkıdır.
4. 2018 Lise/Meslek Lisesi Ulusal Sınav Soruları
Kaynar su (100)oC) 250 ml, 35°C sıcaklıktaki 400 ml su içeren bir kaba dökülür.oC. Isıl denge sağlandıktan sonra karışımın sıcaklığı… (suyun özgül ısı kapasitesi 1,0 kal.gr)-1.oC-1)
Pembahasan
Biliniyor:
Sıcak su sıcaklığı = 100 oC
Sıcak suyun hacmi = 250 ml = 0,25 litre = 0,25 dm³3 = (0,25)(1000 cm3) = 250cm3
Soğuk su sıcaklığı = 35 oC
Soğuk su hacmi = 400 ml = 0,4 litre = 0,4 dm³3 = (0,4)(1000 cm3) = 400cm3
Suyun özgül ısı kapasitesi = 1,0 kal.gr-1.oC-1
Suyun yoğunluğu = 1 gr/cm³3
Soruldu: Karışım sıcaklığı
Cevap:
Yoğunluk formülünü kullanarak sıcak ve soğuk suyun kütlesini hesaplayın:
m = ρV
m = kütle, ρ = yoğunluk, V = hacim
Sıcak suyun kütlesi: m = ρ V = (1 gr / cm3(250 cm)3) = 250 gram
Soğuk suyun kütlesi: m = ρ V = (1 gr / cm3(400 cm)3) = 400 gram
Black prensibi formülünü kullanarak karışımın sıcaklığını hesaplayın:
Soğuk suyun emdiği ısı = sıcak suyun saldığı ısı
mc ΔT = mc ΔT
Özgül ısı aynı olduğundan denklemden çıkarılır.
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 oC
