Black İlkesi örnek soruları

Black İlkesine Ait 15 Soru Örneği

1. 0,2 kg ağırlığındaki buz, 0,2 kg ağırlığındaki ılık çay ile karıştırılıyor. Buzun sıcaklığı = – 10^oC, ılık çay sıcaklığı = 40^oC. Buzun özgül ısı kapasitesi = 2100 J/kg °C^oSuyun özgül ısı kapasitesi = 4200 J/kg °C^oSuyun erime ısısı 334.000 J/kg'dır. Buz ve sıcak çay, yalıtılmış kapalı bir sistemde karıştırılırsa, karışımın son sıcaklığını belirleyin.

Pembahasan
Bilinen :
Buzun kütlesi (m es) = 0,2 kg
Ilık çay suyunun kütlesi (m çay) = 0,2 kg
Suyun özgül ısı kapasitesi (c su) = 4180 J/kg °C^o
Buzun özgül ısı kapasitesi (c es) = 2100 J/kg °C^o
Suyun erime ısısı (L)_f su) = 334.000 J/kg
Buz sıcaklığı (T es) = -10^oC
Sıcak çay suyu sıcaklığı (T çay) = 40^oC
Soruldu Karışımın son sıcaklığı (Tmixion) ?
Cevab :
İlk adım, nihai durumu tahmin etmektir.
0,2 kg ılık çayın sıcaklığını 40 dereceden düşürmek için suyun salması gereken ısı miktarı.^oC'den 0'e^oC:
0,2 kg buzun sıcaklığını -10 dereceden yükseltmek için emdiği ısı miktarı.^oC'den 0'e^oC:
0,2 kg buzu eritmek için emilen ısı (tüm buzu suya dönüştürmek için gereken ısı):
Yukarıdaki hesaplamalara dayanarak aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir:
Salınan enerji (Q) = 33,444 kJ
Alınan Q = 4,2 kJ
Q erime noktası = 66,8 kJ

Sıcak çay 33,44 kJ ısı açığa çıkardığında, sıcak çayın sıcaklığı 40°C'den 0°C'ye yükselir. Açığa çıkan ısının bir kısmı (yaklaşık 4,2 kJ) buzun sıcaklığını -10°C'den 0°C'ye yükseltmek için kullanılır. ^oC'den 0'e^oC. 33,44 kJ – 4,2 kJ = 29,24 kJ. Tüm buzu suya dönüştürmek için 66,8 kJ ısı gereklidir. Geriye kalan ısı 29,24 kJ'dir.

Sıcak çayın açığa çıkardığı ısının yalnızca buzun sıcaklığını -10 dereceden yükseltmek için kullanıldığı sonucuna varılabilir. ^oC'den 0'e^oC, buzun bir kısmını eritir. Buzun bir kısmı suya dönüşür, bir kısmı dönüşmez. Katıdan sıvıya dönüşüm sürecinde sıcaklık değişmez. Bu nedenle, karışımın son sıcaklığı 0'dır.^oC.

2. Sıcak çayın kütlesi = 0,4 kg, buzun kütlesi = 0,2 kg, buz küplerinin sıcaklığı = -10°C^oC, sıcak çay sıcaklığı = 90^oC. İkisi karıştırılırsa, karışımın son sıcaklığı ne olur?
Pembahasan
Birinci adım: son durumu tahmin etmek
0,4 kg sıcak çay suyunun sıcaklığını 90 dereceden düşürmek için suyun salması gereken ısı miktarı.^oC'den 0'e^oC:
0,2 kg buzun sıcaklığını -10 dereceden yükseltmek için aldığı ısı miktarı.^oC'den 0'e^oC:
0,2 kg buzu eritmek için gereken ısı (tüm buzu suya dönüştürmek için gereken ısı):
Yukarıdaki hesaplamalara dayanarak aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir:
Salınan enerji (Q) = 150,48 kJ
Alınan Q = 4,2 kJ
Q erime noktası = 66,8 kJ
Sıcak çay 150,48 kJ ısı açığa çıkardığında, sıcak çayın sıcaklığı 90°C'den 0°C'ye yükselir. Açığa çıkan ısının bir kısmı (4,2 J), buzun sıcaklığını -10°C'den 0°C'ye yükseltmek için kullanılır. 150,48 kJ – 4,8 kJ = 146,28 kJ. Geriye kalan ısı = 146,28 kJ.
Buzun tamamını suya dönüştürmek için gereken ısı sadece 66,8 kJ'dir. 146,28 kJ – 66,8 kJ = 79,48 kJ. Sıcak çayın sıcaklığı 0 dereceye düşene kadar tüm ısısını salmasına gerek yoktur.^oC. Sonuç olarak, karışımın nihai sıcaklığı 0'dan büyük olmalıdır.^oC.

İkinci adım: son sıcaklığı (T) belirlemek.
Buzun sıcaklığını -10 dereceden yükseltmek için gereken ısı^oC'den 0'e^oC, 4200 J'dir.
Buzun tamamını suya dönüştürmek için gereken ısı (gizli ısı) = 66.800 J
Suyun sıcaklığını (tüm buzun erimesiyle oluşan suyun) 0°C'den yükseltmek için gereken ısı^oC'den T'ye^oC = (buzun kütlesi)(suyun özgül ısısı)(T – 0) = (0,2)(4180)(T) = 836 T
Sıcak çayın sıcaklığını 90°C'den T'ye düşürmek için açığa çıkardığı ısı = (suyun yoğunluğu)(90-T) = (0,4)(4180)(90 – T) = 1672 (90-T) = 150.480 – 1672 T

 

3. 90 derece sıcaklıkta 60 gram su^oC (suyun özgül ısı kapasitesi = 1 kal.g)^-1.^oC^-1) 25°C sıcaklıkta 40 gram benzer miktarda suyla karıştırıldı^oC. Bu süreci etkileyen başka faktörler yoksa, karışımın nihai sıcaklığı…

A. 15,4 ^oC
B. 23,0 ^oC
C. 46,0 ^oC
D. 64,0 ^oC
E.77,0 ^oC

Pembahasan
Bilinen :
Suyun kütlesi 1 (m₁) = 60 gram
Su sıcaklığı 1 (T₁) = 90^oC
Suyun kütlesi 2 (m₂) = 40 gram
Su sıcaklığı 2 (T₂) = 25^oC
Özgül ısı su (c) = 1 kal.g^-1.^oC^-1
Soruldu : Suhu son karışım
Cevab :
Yüksek sıcaklıktaki suyun saldığı ısı (salınan ısı) = düşük sıcaklıktaki suyun emdiği ısı (emilen ısı)
m₁ c (ΔT) = m₂ 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^oC
Doğru cevap D şıkkıdır.

4. Bir alüminyum parçasının kütlesi 500 gram ve sıcaklığı 30 derecedir. ^oC, kütlesi 200 gram ve sıcaklığı 90 derece olan su dolu bir kaba konuluyor. ^oC. Alüminyumun özgül ısısının 0,22 cal/g °C olduğu biliniyorsa^o Suyun özgül ısı kapasitesi ise 1 kal/g °C'dir.^oO halde su ve alüminyumun nihai sıcaklığı şu şekildedir...
A. 20,3 ^oC
B. 42,2 ^oC
C. 68,7 ^oC
D. 80,5 ^oC
E.100 ^oC
Pembahasan:
Kütle birimi olan gram (g), kilograma (kg) çevrilmesine gerek yoktur çünkü alüminyumun özgül ısı kapasitesi ve suyun özgül ısı kapasitesi cal/g °C cinsinden ifade edilmiştir.^o.
Bilinen :
m alüminyum = 500 gram
c alüminyum = 0,22 kal/gC^o
T alüminyum = 30 ^oC
m su = 200 gram
c su = 1 kal/gC^o
Su sıcaklığı = 90 ^oC
Soruldu :
Su ve alüminyumun son sıcaklığı (T) nedir?
Cevab :

Isı formülü : Q = (m)(c)(delta T)

Q su = = (200 gram)(1 kal/gC)^o)(90 ^oC – T)
Q alüminyum = (500 gram)(0,22 kal/gC)^o(T– 30) ^oC)

Black'in temel formülü :Q _lepalar = Q, _serap

Suyun başlangıç ​​sıcaklığı daha yüksektir (90 ^oC) böylece su ısı açığa çıkarır, alüminyumun başlangıç ​​sıcaklığı daha düşüktür (30 ^oC) böylece alüminyum ısıyı emer. Su ve alüminyum karışımının son sıcaklığı, suyun başlangıç ​​sıcaklığından düşük ve alüminyumun başlangıç ​​sıcaklığından yüksek olmalıdır.
(200 gram)(1 kal/gC)^o)(90 ^oC – T) = (500 gram)(0,22 kal/g C)^o(T– 30) ^oC)
(200)(1)(90-T) = (500)(0,22)(T-30)
(200)(90-T) = (110)(T-30)
18000 – 200 T = 110 T – 3300
18000 + 3300 = 110 T + 200 T
21300 = 310 T
T = 68,7 ^oC
Su ve alüminyum karışımının nihai sıcaklığı 68,7°C'dir. ^oC.
Doğru cevap C şıkkıdır.

5. 80°C sıcaklıkta 300 gram kütleye sahip bir metal parçası ^oC, 40 derecede 200 gram suya batırıldı. ^oC. Suyun özgül ısı kapasitesi = 1 kal/g °C^oMetal ve su karışımının nihai sıcaklığı 50 derece ise...^o C sıcaklığındaki kap ısıyı emmiyorsa, metalin özgül ısı kapasitesi…
A. 0,15 kal/g C^o
B. 0,22 kal/g C^o
C. 1,50 kal/g C^o
D. 4,8 kal/g C^o
E. 7,2 kal/g C^o
Pembahasan:
Bilinen :
m metal = 300 gram
T metal = 80 ^oC
m su = 200 gram
Su sıcaklığı = 40 ^oC
c su = 1 kal/g C^o
Metal ve suyun nihai karışımının sıcaklığı (T) = 50 ^oC
Soruldu :
C metal mi?
Cevab :
Q metal = (m)(c)(delta T) = (300 gram)(c metal)(80^oC - 50^oC) = (300 gram)(c metal)(30 C)^o)
Q su = (m)(c)(delta T) = (200 gram)(1 kal/g C)^o)(60^oC - 50^oC) = (200 gram)(1 kal/g C)^o(10 C)^o)

Black'in temel formülü :Q _lepalar = Q, _serap

Metalin başlangıç ​​sıcaklığı daha yüksektir (80 ^oC) böylece metal ısıyı açığa çıkarır, suyun başlangıç ​​sıcaklığı daha düşük olur (40 ^oC) böylece su ısıyı emer.
(300 gram)(c metal)(30 C)^o) = (200 gram)(1 kal/g C)^o(10 C)^o)
(300)(c)(30) = (200)(1)(10)
9000 c = 2000
c = 2000 / 9000
c = 0,22 kal/g C^o
Metalin özgül ısı kapasitesi 0,22 kal/g °C'dir.^o.
Doğru cevap B şıkkıdır.

6. İki özdeş topun sıcaklığı 40 derecedir. ^oC şıkkında, iki topun kütleleri sırasıyla 10 gram ve 40 gramdır. Her iki top da bir sıvıya yerleştirilir ve her iki topun sıcaklığı 60 dereceye yükselir.^oC. Eğer topun özgül ısı kapasitesi 2 kal/gr °C ise^o ve 1 kalori = 4,2 Joule ise, her bir topun emdiği ısı arasındaki fark...
A. 5,04 x 10³ Jul
B.7,50 x 10³ Jul
C. 10,6 x 10³ Jul
D.40x10³ Jul
E. 42 x 10³ Jul
Pembahasan:
Bilinen :
m₁ = 10 gram
m₂ = 40 gram
T₁ =T₂ = 40 ^oC
T _son = 60 ^oC
c topu = 2 kal/gr C^o
Soruldu :
Her bir topun emdiği ısı miktarı arasındaki fark nedir?
Cevab :
Her iki top da ısıyı emmek zorunda olduğu için her iki topun da sıcaklığı artar.
Q₁ = (10 gr)(2 kal/gr C)^o)(60^oC-40^oC) = (10 gr)(2 kal/gr C^o(20 C)^o) = 400 kal = (400)(4,2 J) = 1680 Joule
Q₂ = (40 gr)(2 kal/gr C)^o)(60^oC-40^oC) = (40 gr)(2 kal/gr C^o(20 C)^o) = 1600 kal = (1600)(4,2 J) = 6720 Joule
Her bir topun emdiği ısı miktarındaki fark:
6720 J – 1680 J = 5040 J = 5,04 x 10³ J
Doğru cevap A şıkkıdır.

7. 30°C sıcaklıkta ve 200 gram kütleye sahip su, 90°C sıcaklıkta ve 100 gram kütleye sahip kaynar su ile karıştırılıyor. (Suyun özgül ısı kapasitesi = 1 kal/gram)^-1° C^-1Termal denge anında karışık suyun sıcaklığı şöyledir:

A. 10°C

B. 30°C

C.50°C

D. 75°C

E. 150°C

Pembahasan

Bilinen :

Suyun kütlesi 1 (m₁) = 200 gram

Su sıcaklığı 1 (T₁) = 30^oC

Suyun kütlesi 2 (m₂) = 100 gram

Su sıcaklığı 2 (T₂) = 90^oC

Suyun özgül ısı kapasitesi (c) = 1 kal.gram^-1° C^-1

Soruldu : karışımın nihai sıcaklığı

Cevab :

Yüksek sıcaklıktaki suyun saldığı ısı (salınan ısı) = düşük sıcaklıktaki suyun emdiği ısı (emilen ısı)

Doğru cevap C şıkkıdır.

8. 90 derecede 60 grama kadar^oC (suyun özgül ısı kapasitesi = 1 kal.g)^-1.^oC^-1) 25°C sıcaklıkta 40 gram benzer miktarda suyla karıştırıldı^oC. Bu süreci etkileyen başka faktörler yoksa, karışımın nihai sıcaklığı…

A. 15,4 ^oC

B. 23,0 ^oC

C. 46,0 ^oC

D. 64,0 ^oC

E.77,0 ^oC

Pembahasan

Bilinen :

Suyun kütlesi 1 (m₁) = 60 gram

Su sıcaklığı 1 (T₁) = 90^oC

Suyun kütlesi 2 (m₂) = 40 gram

Su sıcaklığı 2 (T₂) = 25^oC

Suyun özgül ısı kapasitesi (c) = 1 kal.g^-1.^oC^-1

Soruldu : karışımın nihai sıcaklığı

Cevab :

Yüksek sıcaklıktaki suyun saldığı ısı (salınan ısı) = düşük sıcaklıktaki suyun emdiği ısı (emilen ısı)

Doğru cevap D şıkkıdır.

9. Kütlesi M gram olan ve sıcaklığı 0 olan buz.^oC, 20 derece sıcaklıktaki 340 gram ağırlığındaki suya konuldu.^oC özel bir kaba yerleştirildi. Kabın ısıyı emmediğini/salmadığını varsayalım. Eğer L_es = 80 kalori/gram^-1, Cı_hava = 1 kalori/gram^{-1 o}C^-1Bütün buz erir ve 5°C sıcaklıkta termal denge sağlanır.^oC ise, buzun kütlesi (M) şöyledir…

A. 60 gram

B. 68 gram

Yaklaşık 75 gram

D. 80 gram

E. 170 gram

Pembahasan

Bilinen :

Suyun kütlesi (m) = 340 gram

Buz sıcaklığı (T_es) = 0^oC

Su sıcaklığı (T_hava) = 20^oC

Termal denge sıcaklığı (T) = 5^oC

Buzun erime ısısı (L)_es) = 80 kalori/gram^-1

Suyun özgül ısısı (c_hava) = 1 kalori/gram^{-1 o}C^-1

Soruldu : Buzun kütlesi (M)

Cevab :

Siyah Prensip İzole edilmiş kapalı bir sistemde, yüksek sıcaklıktaki bir cismin yaydığı ısı ile düşük sıcaklıktaki bir cismin emdiği ısının aynı olduğunu belirtir.

Suyun saldığı ısı (salınan ısı) = buzun emdiği ısı (emilen ısı)

Doğru cevap A şıkkıdır.

Catatan:

Buzun sıcaklığının 0 olduğu belirtiliyorsa^o O halde su hala katı haldedir. Suyun sıcaklığının 0 olduğu belirtilmişse...^oC şıkkı doğruysa, su sıvı haldedir. Buz ve su kelimelerinin kullanımını ayırt edin. Su hala katı veya buz halinde olduğundan, önce emilen ısı tüm buzu suya dönüştürmek için kullanılır; bu nedenle yukarıdaki denklemin sağ tarafına, buzu eritmek için gereken ısı miktarını hesaplamak için bir formül eklenir (m)._es L_esTüm buz eriyip suya dönüştükten sonra, buzun sıcaklığını 0'dan yükseltmek için ilave ısı kullanılır.^oC, 5 olur.^oC.

10 100 derece sıcaklıkta bakır metal^oC, kütlesi 128 gram ve sıcaklığı 30 derece olan suya konuluyor. ^oC. Suyun özgül ısı kapasitesi 1 kal.g^-1oC^-1 Bakırın özgül ısı kapasitesi ise 0,1 kal.g'dir.^-1oC^-1Eğer termal denge 36 derecede gerçekleşirse... ^oC ise, metalin kütlesi şöyledir…

A. 140 gram

B. 120 gram

Yaklaşık 100 gram

D. 80 gram

E. 75 gram

Pembahasan

Şunlar bilinmektedir:

Bakır sıcaklığı (T₁) = 100 ^oC

Bakırın özgül ısısı (c₁) = 0,1 kal.g^-1oC^-1

Su kütlesi (m)₂) = 128 gram

Su sıcaklığı (T₂) = 30 ^oC

Suyun özgül ısısı (c₂) = 1 kal.g^-1oC^-1

Termal denge sıcaklığı (T) = 36 ^oC

Soruldu: Bakırın kütlesi (m)₁)

Cevap :

Black ilkesi, yüksek sıcaklıktaki bir cismin yaydığı ısının, düşük sıcaklıktaki bir cismin aldığı ısıya eşit olduğunu belirtir.

Doğru cevap B şıkkıdır.

11 Özgül ısı kapasitesi 1400 J/kg olan üç kilogram siyah kurşun çubuk.^-1C^-1 sıcaklık 80^oC, özgül ısı kapasitesi 4200 J/kg olan 10 kg suya daldırılmıştır.^-1C^-1Termal denge sağlandıktan sonra, karışımın nihai sıcaklığı 20°C olur.^oC. Suyun başlangıç ​​sıcaklığı…

A. 20 ^oC

B. 18 ^oC

C. 14 ^oC

D. 12 ^oC

E.10 ^oC

Pembahasan

Şunlar bilinmektedir:

Kurşunun kütlesi (m)₁) = 3 kilo

Kalayın özgül ısı kapasitesi (c)₁) = 1400 J.kg^-1C^-1

Kalay sıcaklığı (T₁) = 80 ^oC

Su kütlesi (m)₂) = 10 kilo

Suyun özgül ısısı (c₂) = 4200 J.kg^-1C^-1

Termal denge sıcaklığı (T) = 20 ^oC

Soruldu: Başlangıç ​​su sıcaklığı (T₂)

Cevap :

Doğru cevap C şıkkıdır.

12 50 gramlık bir madeni para 85 dereceye kadar ısıtılıyor.^oC'de ısıtıldıktan sonra, 29,8 derece sıcaklıkta 50 gram su içeren bir kaba daldırıldı.^oC (suyun özgül ısı kapasitesi = 1 kal.g)^-1.^oC^-1Sistemin nihai sıcaklığı 37 ise...^oC ve kabın içinden ısı transferi olmadığını varsayarsak, metalin özgül ısısı…

A. 0,12 kal.g^-1.^oC^-1

B. 0,30 kal.g^-1.^oC^-1

C. 1,50 kal.g^-1.^oC^-1

D. 4,8 kal.g^-1.^oC^-1

E. 7,2 kal.g^-1.^oC^-1

Pembahasan

Şunlar bilinmektedir:

Madeni paranın kütlesi (m) = 50 gram

Madalyonun başlangıç ​​sıcaklığı (T₁) = 85^oC

Suyun kütlesi (m) = 50 gram

Başlangıç ​​su sıcaklığı (T₂) = 29,8^oC

Suyun özgül ısı kapasitesi = 1 kal.g^-1.^oC^-1

Sistemin son sıcaklığı (T) = 37^oC

Soruldu: Metalin özgül ısısı (c)

Cevap :

Black ilkesi, açığa çıkan ısının emilen ısıya eşit olduğunu belirtir. Isı dengesi sağlanana kadar madeni para tarafından ısı açığa çıkarılır ve su tarafından ısı emilir.

Tüm birimler gram cinsinden ifade edildiğinden, birim dönüştürmeye gerek yoktur.

Q _lepalar = Q, _serap

m_oturum c ΔT = m_hava c ΔT

(50)(c)(85-37) = (50)(1)(37-29,8)

(50)(c)(48) = (50)(7,2)

(50)(c)(48) = (50)(7,2)

(c)(48) = 7,2

c = 7,2 / 48

c = 0,15 kal.g^-1.^oC^-1

13. 100°C sıcaklıkta bakır metal^oC, kütlesi 128 gram ve sıcaklığı 30 derece olan suya konuluyor. ^oC. Suyun özgül ısı kapasitesi 1 kal.g^{-1 o}C^-1 Bakırın özgül ısı kapasitesi ise 0,1 kal.g'dir.^{-1 o}C^-1Eğer termal denge 36 derecede gerçekleşirse... ^oC ise, metalin kütlesi şöyledir…

A. 140 gram
B. 120 gram
Yaklaşık 100 gram
D. 80 gram
E. 75 gram

Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Bakır sıcaklığı (T₁) = 100 ^oC
Bakırın özgül ısısı (c₁) = 0,1 kal.g^{-1 o}C^-1

Su kütlesi (m)₂) = 128 gram
Su sıcaklığı (T₂) = 30 ^oC
Suyun özgül ısısı (c₂) = 1 kal.g^{-1 o}C^-1

Termal denge sıcaklığı (T) = 36 ^oC
Soru: Bakırın kütlesi (m)₁)
Cevap :

Black ilkesi, yüksek sıcaklıktaki bir cismin yaydığı ısının, düşük sıcaklıktaki bir cismin aldığı ısıya eşit olduğunu belirtir.
Q bakır = Q su
m₁ c₁ ΔT = m₂ c₂ AT
(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
Bakırın kütlesi 120 gramdır.
Doğru cevap B şıkkıdır.

14. Özgül ısı kapasitesi 1400 J/kg olan üç kilogram siyah kurşun çubuk.^-1 C^-1 sıcaklık 80^oC, özgül ısı kapasitesi 4200 J/kg olan 10 kg suya daldırılmıştır.^-1 C^-1Termal denge sağlandıktan sonra, karışımın nihai sıcaklığı 20°C olur.^oC. Suyun başlangıç ​​sıcaklığı…

A. 20 ^oC
B. 18 ^oC
C. 14 ^oC
D. 12 ^oC
E.10 ^oC

Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Kurşunun kütlesi (m)₁) = 3 kilo
Kalayın özgül ısı kapasitesi (c)₁) = 1400 J.kg^-1 C^-1
Kalay sıcaklığı (T₁) = 80 ^oC

Su kütlesi (m)₂) = 10 kilo
Suyun özgül ısısı (c₂) = 4200 J.kg^-1 C^-1

Termal denge sıcaklığı (T) = 20 ^oC
İstenen: Başlangıç ​​su sıcaklığı (T)₂)
Cevap :
Serbest bırakılan miktar = Alınan miktar
Q kalay = Q su
m₁ c₁ ΔT = m₂ c₂ AT
(3)(1.400)(80-20) = (10)(4.200)(20-T)
(4.200)(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
Suyun başlangıç ​​sıcaklığı 14'tür.^oC.
Doğru cevap C şıkkıdır.

15. Kütlesi M gram ve sıcaklığı 0 olan buz.^oC, 20 derece sıcaklıktaki 340 gram ağırlığındaki suya konuldu.^oC özel bir kaba yerleştirildi. Kabın ısıyı emmediğini/salmadığını varsayalım. Eğer L_es = 80 kalori/gram^-1, Cı_hava = 1 kalori/gram^{-1 o}C^-1Bütün buzlar eridi ve termal denge 5 sıcaklıkta elde edildi^oC ise, buzun kütlesi (M) şöyledir…

A. 60 gram
B. 68 gram
Yaklaşık 75 gram
D. 80 gram
E. 170 gram

Pembahasan
Bilinen :
Suyun kütlesi (m) = 340 gram
Buz sıcaklığı (T_es) = 0^oC
Suhu su (T_hava) = 20^oC
Termal denge sıcaklığı (T) = 5^oC
Buzun erime ısısı (L)_es) = 80 kalori/gram^-1
Suyun özgül ısısı (c_hava) = 1 kalori/gram^{-1 o}C^-1
Soruldu : Buzun kütlesi (M)
Cevab :

Siyah Prensip İzole edilmiş kapalı bir sistemde, yüksek sıcaklıktaki bir cismin yaydığı ısı ile düşük sıcaklıktaki bir cismin emdiği ısının aynı olduğunu belirtir.
Suyun saldığı ısı (salınan ısı) = buzun emdiği ısı (emilen ısı)
m_hava c_hava ( T) = m_es L_es +m_es c_hava ( T)
(340)(1)(20-5) = M (80) + M (1)(5-0)
(340)(15) = 80M + 5M
5100 = 85M
M = 5100/85
M = 60 gram
Doğru cevap A şıkkıdır.

Catatan:
Buzun sıcaklığının 0 olduğu belirtiliyorsa^o O halde su hala katı haldedir. Suyun sıcaklığının 0 olduğu belirtilmişse...^oC şıkkı doğruysa, su sıvı haldedir. Buz ve su kelimelerinin kullanımını ayırt edin. Su hala katı veya buz halinde olduğundan, önce emilen ısı tüm buzu suya dönüştürmek için kullanılır; bu nedenle yukarıdaki denklemin sağ tarafına, buzu eritmek için gereken ısı miktarını hesaplamak için bir formül eklenir (m)._es L_esTüm buz eriyip suya dönüştükten sonra, buzun sıcaklığını 0'dan yükseltmek için ilave ısı kullanılır.^oC, 5 olur.^oC.

Soru kaynağı:

Lise/Meslek Lisesi İçin Ulusal Fizik Sınavı Soruları