سیاہ اصول - مسائل اور حل

سیاہ اصول - مسائل اور حل

1. 30 ° C پر 200 گرام پانی 90 ° C پر 100 گرام پانی کے ساتھ ملایا جاتا ہے۔ پانی کی مخصوص حرارت = 1 کیلوری گرام ⁻¹ °C ⁻¹ ۔ مرکب کے آخری درجہ حرارت کا تعین کریں!

جانا جاتا ہے:

پانی کی مقدار 2 (m ₁ ) = 200 گرام

پانی کا درجہ حرارت 1 (T ₁ ) = 30 ^o C

پانی کی مقدار 2 (m ₂ ) = 100 گرام

پانی کا درجہ حرارت 2 (T ₂ ) = 90 ^o C

پانی کے لیے مخصوص حرارت (c) = 1 کیلوری گرام ⁻¹ °C ⁻¹

مطلوب: آخری درجہ حرارت

حل:

ٹھنڈے پانی سے خارج ہونے والی حرارت (Q ₂ ) = ٹھنڈے پانی کے ذریعے جذب ہونے والی حرارت ( 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 ^o C

^{2. 90 ڈگری} سینٹی گریڈ پر 60 گرام 25 ^ڈگری سینٹی گریڈ پر 40 گرام پانی میں ملایا گیا۔ مرکب کا آخری درجہ حرارت کیا ہے۔ پانی کے لیے مخصوص حرارت = 1 کیلوری ^-1 ۔ ^o C ^-1​

جانا جاتا ہے:

پانی کی مقدار 1 (m ₁ ) = 60 گرام

پانی کا درجہ حرارت 1 (T ₁ ) = 90 ^o C

پانی کی مقدار 2 (m ₂ ) = 40 گرام

پانی کا درجہ حرارت 2 (T ₂ ) = 25 ^o C

پانی کے لیے مخصوص حرارت (c) = 1 cal.g ^-1 ۔ ^o سی ^-1

مطلوب: آخری درجہ حرارت

حل:

ٹھنڈے پانی سے خارج ہونے والی حرارت (Q ₂ ) = ٹھنڈے پانی کے ذریعے جذب ہونے والی حرارت ( 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 ^o C

3. ایم گرام برف 0 ^o C پر 340 گرام پانی میں 20 ^o C پر ایک مخصوص کنٹینر میں رکھی جاتی ہے۔ فیوژن کی اویکت حرارت (L _برف ) = 80 کیلوری جی ^-1 ، پانی کی مخصوص حرارت (سی _پانی ) = 1 کیلوری جی ^{-1 o} سی ^-1 ۔ تمام برف پگھل جاتی ہے اور حرارتی توازن = 5 ^o C. برف کا بڑے پیمانے پر تلاش کریں۔

جانا جاتا ہے:

پانی کی مقدار (m) = 340 گرام

برف کا درجہ حرارت (T _برف ) = 0 ^o C

پانی کا درجہ حرارت (T _پانی ) = 20 ^o C

حرارتی توازن کا درجہ حرارت (T) = 5 ^o C

برف کے لیے فیوژن کی اویکت حرارت (L _ice ) = 80 cal g ^-1

پانی کے لیے مخصوص حرارت (c _پانی ) = 1 cal g ^{-1 o} C ^-1

مطلوب: برف کا ماس (M)

حل:

پانی سے خارج ہونے والی حرارت (Q ₂ ) = برف کے ذریعے جذب ہونے والی حرارت (Q ₁ )

m _پانی c _پانی (ΔT) = m _برف L _برف + m _برف c _پانی (ΔT)

(340)(1)(20-5) = M (80) + M (1)(5-0)

(340)(15) = 80M + 5M

5100 = 85 ملین

M = 5100/85

M = 60 گرام

^{4. 100 o} C پر ایک تانبا 128 گرام پانی میں 30 ^o C پر رکھا جاتا ہے۔ پانی کے لئے مخصوص حرارت 1 cal.g ^-1o C ^-1 ہے اور تانبے کے لئے مخصوص حرارت 0.1 cal.g ^-1o C ^-1 ہے ۔ اگر حرارتی توازن کا درجہ حرارت = 36 ^o C، تانبے کی کمیت کیا ہے۔

جانا جاتا ہے:

تانبے کا درجہ حرارت (T ₁ ) = 100 ^o C

تانبے کے لیے مخصوص حرارت (c ₁ ) = 0.1 cal.g ^-1o C ^-1

پانی کی مقدار (m ₂ ) = 128 گرام

پانی کا درجہ حرارت (T ₂ ) = 30 ^o C

پانی کے لیے مخصوص حرارت (c ₂ ) = 1 cal.g ^-1o C ^-1

حرارتی توازن کا درجہ حرارت (T) = 36 ^o C

مطلوبہ : تانبے کا ماس (م ₁ )

حل:

Q کاپر = Q پانی

m ₁ c ₁ ΔT = m ₂ c ₂ ΔT

(m ₁ )(0.1)(100-36) = (128)(1)(36-30)

(m ₁ )(0.1)(64) = (128)(1)(6)

(m ₁ ) (6.4) = 768

m ₁ = 768 / 6.4

m ₁ = 120 گرام

5. سیسہ کے لیے مخصوص حرارت کے ساتھ 3-کلوگرام لیڈ 1400 J.kg ^-1 C ^{-1 ہے 80 o} C پر 10-kg پانی میں رکھا گیا ہے اور پانی کے لیے مخصوص حرارت 4200 J.kg ^-1 C ^-1 ہے ۔ حرارتی توازن کا درجہ حرارت 20 ^o C ہے۔ پانی کا ابتدائی درجہ حرارت کیا ہے۔

جانا جاتا ہے:

سیسہ کا ماس (m ₁ ) = 3 کلوگرام

سیسہ کے لیے مخصوص حرارت (c ₁ ) = 1400 J.kg ^-1 C ^-1

لیڈ کا درجہ حرارت (T ₁ ) = 80 ^o C

پانی کی مقدار (m ₂ ) = 10 کلوگرام

پانی کی مخصوص حرارت (c ₂ ) = 4200 J.kg ^-1 C ^-1

حرارتی توازن کا درجہ حرارت (T) = 20 ^o C

مطلوبہ : پانی کا ابتدائی درجہ حرارت (T ₂ )

حل:

Q رہائی = Q جذب

Q لیڈ = Q پانی

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

ٹی = 14

پانی کا ابتدائی درجہ حرارت 14 ^o C ہے۔

^{6. 0 o} C پر 75 گرام پانی کو 50 گرام پانی میں ملایا جائے تو اس مرکب کا درجہ حرارت 40 ^o C ہے۔ 50 گرام پانی کا ابتدائی درجہ حرارت کیا ہے۔

جانا جاتا ہے:

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 درجہ حرارت (T) = 40 ^o C

مطلوبہ : پانی کا ابتدائی درجہ حرارت 2 (T ₂ )

حل:

ٹھنڈے پانی سے خارج ہونے والی حرارت (Q _ریلیز ) = ٹھنڈے پانی کے ذریعے جذب ہونے والی حرارت (Q _جذب )

m ₁ c (ΔT ₁ ) = m ₂ c (ΔT ₂ )

m ₁ (ΔT ₁ ) = m ₂ (ΔT 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

T ₂ = 100 ^o C

7. 200 گرام دھات کو 120 ^{o C پر گرم کیا جاتا ہے، پھر اسے 30 o} C پر 100 گرام پانی میں رکھا جاتا ہے۔ تھرمل توازن پر مرکب کا درجہ حرارت 60 ^o C ہے۔ اگر پانی کی مخصوص حرارت 4200 J.kg ^{-1 o} C ^-1 ہے تو دھات کی مخصوص حرارت کیا ہے۔

حل:

ماس یونٹس کو گرام سے کلوگرام میں تبدیل کریں (بین الاقوامی اکائیاں)

جانا جاتا ہے:

دھات کا 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 درجہ حرارت (T) = 60 ^o C

پانی کی مخصوص حرارت (c ₂ ) = 4200 J.kg ^{-1 o} C ^-1

مطلوبہ : دھات کی مخصوص حرارت (c ₁ )

حل:

Q _رہائی = Q _جذب

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 ج ₁ = 12600

ج ₁ = 12600/12

c ₁ = 1050

1. سوال: جوزف بلیک کون تھا؟ جواب: جوزف بلیک 18 ویں صدی کا سکاٹش معالج اور کیمیا دان تھا، جو اویکت حرارت، مخصوص حرارت اور کاربن ڈائی آکسائیڈ کی دریافتوں کے لیے جانا جاتا تھا۔

2. سوال: اویکت حرارت کیا ہے؟ جواب: اویکت حرارت سے مراد وہ توانائی کی مقدار ہے جو کسی مادے کے ذریعے جذب یا خارج کی جاتی ہے جو کسی مرحلے میں تبدیلی کے دوران، جیسے پگھلنے یا ابلنے، اس کے درجہ حرارت کو تبدیل کیے بغیر۔

3. سوال: اویکت حرارت حسی حرارت سے کیسے مختلف ہے؟ جواب: جب کہ حساس حرارت کسی مادے کے درجہ حرارت میں بغیر کسی مرحلے کی تبدیلی کے تبدیلی کا باعث بنتی ہے، لیکن اویکت حرارت درجہ حرارت میں تبدیلی کے بغیر مرحلے میں تبدیلی کا باعث بنتی ہے۔

4. سوال: اویکت حرارت پر بلیک کے تجربات کی تھرموڈینامکس کے مطالعہ میں کیا اہمیت تھی؟ جواب: بلیک کے کام نے حرارت کی توانائی اور اس کے تحفظ کے بارے میں بنیادی تفہیم قائم کی، جس سے تھرموڈینامکس اور کیلوری میٹری میں مزید ترقی کی راہ ہموار ہوئی۔

5. سوال: 0 ° C پر برف اور 0 ° C پر پانی میں حرارت کی توانائی مختلف کیوں ہوتی ہے؟ جواب: 0 ° C پر برف کو 0 ° C پر پانی بننے کے لیے فیوژن کی اویکت حرارت کو جذب کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس طرح، 0 ° C پر پانی میں اسی درجہ حرارت پر برف سے زیادہ حرارت کی توانائی ہوتی ہے جس کی وجہ اس اویکت گرمی جذب ہوتی ہے۔

6. سوال: مخصوص حرارت کیا ہے؟ جواب: مخصوص حرارت وہ حرارت کی توانائی کی مقدار ہے جو کسی مادہ کے یونٹ ماس کے درجہ حرارت کو ایک ڈگری سیلسیس یا کیلون بڑھانے کے لیے درکار ہوتی ہے۔

7. سوال: مخصوص حرارت پر بلیک کا کام مادوں کی مختلف حرارت کی صلاحیتوں کو سمجھنے کا باعث کیسے بنا؟ جواب: بلیک نے دریافت کیا کہ مختلف مادوں کے مساوی حجم کو درجہ حرارت میں ایک ہی تبدیلی کو حاصل کرنے کے لیے مختلف مقدار میں حرارت کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس مشاہدے نے مادوں کی مخصوص حرارت کی صلاحیتوں کا تصور متعارف کرایا۔

8. سوال: موسمی نظاموں میں اویکت حرارت کا تصور کیوں اہم ہے؟ جواب: اویکت حرارت موسمی نظاموں میں ایک اہم کردار ادا کرتی ہے کیونکہ پانی کی مرحلہ وار تبدیلیوں میں شامل توانائی، جیسے بخارات اور گاڑھا ہونا۔ توانائی کی یہ منتقلی درجہ حرارت، بادل کی تشکیل، اور موسم کے نمونوں کو متاثر کرتی ہے۔

9. سوال: جوزف بلیک نے اپنے تجربات میں حرارت کی تبدیلیوں کی پیمائش کرنے کے لیے کون سا آلہ استعمال کیا؟ جواب: سیاہ نے اپنے تجربات میں ایک سادہ کیلوری میٹر، حرارت کی تبدیلی کو ماپنے کا ایک آلہ استعمال کیا، تاکہ جذب ہونے یا خارج ہونے والی حرارت کی مقدار معلوم کی جا سکے۔

10. سوال: بلیک کی کاربن ڈائی آکسائیڈ کی دریافت (جسے وہ "فکسڈ ہوا" کہتے ہیں) نے کیمسٹری میں کیسے حصہ ڈالا؟ جواب: کاربن ڈائی آکسائیڈ کی بلیک کی شناخت ایک الگ گیس کے طور پر جو ہوا سے مختلف ہے گیس کیمسٹری کی ترقی میں اہم تھی اور اس نے گیسوں پر مشتمل کیمیائی رد عمل کو سمجھنے کی راہ ہموار کی۔