سیاہ اصولوں کو سمجھنا
اگر ہم ایک کھلے برتن (مثال کے طور پر، بالٹی) میں گرم اور ٹھنڈا پانی ملاتے ہیں، تو گرمی گرم پانی سے ٹھنڈے پانی میں منتقل ہوتی ہے۔ چونکہ کنٹینر کھلا ہے، کچھ حرارت ہوا میں منتقل ہوتی ہے۔ کنٹینر بھی گرم ہو جاتا ہے۔ گرم پانی سے خارج ہونے والی گرمی نہ صرف ٹھنڈے پانی سے جذب ہوتی ہے بلکہ ہوا اور کنٹینر سے بھی جذب ہوتی ہے۔ اس صورت میں، بالٹی ایک غیر الگ تھلگ نظام ہے.
جب ہم بند تھرموس میں گرم اور ٹھنڈے پانی کو ملاتے ہیں تو گرمی گرم پانی سے ٹھنڈے پانی میں منتقل ہوتی ہے۔ تھرموس ایک الگ تھلگ نظام ہے ، لہذا کوئی حرارت ہوا یا تھرموس میں منتقل نہیں ہوتی ہے۔ گرم پانی سے جاری ہونے والی حرارت کو ٹھنڈے پانی سے اس وقت تک جذب کیا جاتا ہے جب تک کہ مرکب تھرمل توازن تک نہ پہنچ جائے ۔
بلیک کا اصول یہ بتاتا ہے کہ ایک الگ تھلگ بند نظام میں، ایک اعلی درجہ حرارت والی چیز کی طرف سے جاری ہونے والی حرارت = کم درجہ حرارت والی چیز کے ذریعے جذب ہونے والی حرارت۔
سیاہ کا بنیادی فارمولا
Qبند = سوالجذب
تفصیل: Qبند = ایک اعلی درجہ حرارت والی چیز کے ذریعہ جاری کردہ حرارت، Qجذب = حرارت کم درجہ حرارت والی اشیاء سے جذب ہوتی ہے۔
بلیک کے اصولی مثال کے سوالات
1. گرم لوہے کا ایک ٹکڑا جس کا وزن 1 کلو اور درجہ حرارت 100 ہے۔ oC کو ایک کنٹینر میں ڈالا جاتا ہے جس میں 2 کلو گرام اور 20 کا درجہ حرارت ہوتا ہے۔ oC. مرکب کا آخری درجہ حرارت کیا ہے؟ لوہے کی مخصوص حرارت = 450 J/kg Co، پانی کی مخصوص حرارت = 4200 J/kg Co.
بحث:
معلوم ہوتا ہے۔ :
میٹر لوہا = 1 کلو، ٹیاسٹاک 100 = oسی، ایم پانی = 2 کلو، ٹیہوا 20 = oC، c لوہا = 450 J/kg Co, c پانی = 4200 J/kg Co.
پوچھا :
ٹی مکس؟
جواب :
آئرن کا درجہ حرارت پانی سے زیادہ ہوتا ہے اس لیے آئرن گرمی جاری کرتا ہے، پانی گرمی جذب کرتا ہے۔
(m)(c)(ڈیلٹا T) = (m)(c)(ڈیلٹا 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
ٹی = 24 oC
سہو گرم لوہے اور ٹھنڈے پانی کے مرکب کا آخری درجہ حرارت جب دونوں تھرمل توازن میں ہوں تو 24 ہے oC.
2. 2015/2016 SMA/MA فزکس قومی امتحان سوال نمبر 20
0 o C کے درجہ حرارت پر 75 گرام پانی کو 50 گرام پانی میں ملایا جاتا ہے تاکہ مرکب کا درجہ حرارت 40 o C ہو، اس طرح 50 گرام پانی کا ابتدائی درجہ حرارت...
A. 125 o C
B. 120 o C
C. 110 o C
D. 100 o C
E. 80 o C
بحث
معلوم ہوا ہے کہ:
پانی کی مقدار 1 (m 1 ) = 75 گرام
پانی کا ابتدائی درجہ حرارت 1 (T 1 ) = 0 o C
پانی کی مقدار 2 (m 2 ) = 50 گرام
مرکب کا آخری درجہ حرارت (T) = 40 o C
ماس کی اکائیاں ایک جیسی ہیں لہذا کسی تبدیلی کی ضرورت نہیں ہے۔
مطلوبہ : پانی کا ابتدائی درجہ حرارت 2 (T 2 )
جواب:
بلیک کا اصول یہ بتاتا ہے کہ ایک الگ تھلگ بند نظام میں، ایک اعلی درجہ حرارت والی چیز کی طرف سے جاری ہونے والی حرارت کم درجہ حرارت والی چیز کے ذریعے جذب ہونے والی حرارت کے برابر ہوتی ہے۔
Q جاری = Q جذب
m 1 c ( Δ T 1 ) = m 2 c ( Δ T 2 )
پانی کی مخصوص حرارت یکساں ہے لہذا c کو مساوات سے نکال دیا جاتا ہے۔
m 1 ( Δ T 1 ) = m 2 ( Δ T 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
ٹی 2 = 100
درست جواب ہے D.
3. 2015/2016 SMA/MA فزکس قومی امتحان سوال نمبر 20
ایک 200 گرام دھات کو 120 o C پر گرم کیا جاتا ہے پھر 30 o C کے درجہ حرارت پر 100 گرام پانی میں ڈالا جاتا ہے۔ توازن کے بعد مرکب کا درجہ حرارت 60 o C ہو جاتا ہے۔ اگر پانی کی مخصوص حرارت 4200 J.kg -1 o C -1 ہے تو دھات کی مخصوص حرارت...
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
بحث
بڑے پیمانے پر اکائیوں کی گرام سے کلوگرام میں تبدیلی (انٹرنیشنل سسٹم آف یونٹس)
معلوم ہوا ہے کہ:
دھاتی ماس (m 1 ) = 200 گرام = 0,2 کلوگرام
دھات کا درجہ حرارت (T 1 ) = 120 o C
پانی کی مقدار (m 2 ) = 100 گرام = 0,1 کلوگرام
پانی کا درجہ حرارت (T 2 ) = 30 o C
مرکب کا آخری درجہ حرارت (T) = 60 o C
پانی کی مخصوص حرارت (c 2 ) = 4200 J.kg -1 o C -1
پوچھا: دھات کی مخصوص حرارت (c 1 )
جواب:
Q جاری = Q جذب
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 ج 1 = 12600
ج 1 = 12600/12
c 1 = 1050
درست جواب ہے D.
4. 2018 SMA/MA قومی امتحان کے سوالات
250 ملی لیٹر ابلتا ہوا پانی (100 o C) 35 o C کے درجہ حرارت پر 400 ملی لیٹر پانی پر مشتمل پین میں ڈالا جاتا ہے۔ تھرمل توازن پیدا ہونے کے بعد، مرکب کا درجہ حرارت... (پانی کی مخصوص حرارت 1,0 cal.gr -1 . o C -1 )
بحث
یہ معلوم ہے:
گرم پانی کا درجہ حرارت = 100 o C
گرم پانی کا حجم = 250 ملی لیٹر = 0,25 لیٹر = 0,25 ڈی ایم 3 = (0,25) (1000 سینٹی میٹر 3 ) = 250 سینٹی میٹر 3
ٹھنڈے پانی کا درجہ حرارت = 35 o C
ٹھنڈے پانی کا حجم = 400 ملی لیٹر = 0,4 لیٹر = 0,4 ڈی ایم 3 = (0,4) (1000 سینٹی میٹر 3 ) = 400 سینٹی میٹر 3
پانی کی مخصوص حرارت = 1,0 cal.gr -1 ۔ o سی -1
پانی کی کثافت = 1 گرام/سینٹی میٹر 3
پوچھا: مرکب درجہ حرارت
جواب:
کثافت کے فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے گرم اور ٹھنڈے پانی کی مقدار کا حساب لگائیں:
m = ρ V
m = ماس، ρ = کثافت، V = حجم
گرم پانی کی مقدار: m = ρ V = ( 1 gr/cm 3 ) (250 cm 3 ) = 250 گرام
ٹھنڈے پانی کی مقدار: m = ρ V = ( 1 gr/cm 3 ) (400 cm 3 ) = 400 گرام
بلیک کے اصولی فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے مرکب کے درجہ حرارت کا حساب لگائیں:
ٹھنڈے پانی سے جذب ہونے والی حرارت = گرم پانی سے خارج ہونے والی حرارت
mc Δ T = mc Δ T
مخصوص حرارت ایک جیسی ہے لہذا اسے مساوات سے خارج کر دیا گیا ہے۔
m Δ T = m Δ T
(400)(T-35) = (250)(100-T)
400T - 14000 = 25000 - 250T
400T + 250T = 25000 + 14000
650T = 39000
T = 39000/650
T = 60 o C
