حرارت اور مرحلے کی تبدیلی - مسائل اور حل

حرارت اور مرحلے کی تبدیلی - مسائل اور حل

1. گراف کی بنیاد پر، CD کے عمل کے دوران 5-kg پانی سے جذب ہونے والی حرارت کیا ہوتی ہے؟ پانی کی مخصوص حرارت = 4,200 J/kg o C۔

جانا جاتا ہے:حرارت اور مرحلے کی تبدیلی – مسائل اور حل 1

ماس (m) = 5 کلوگرام

پانی کی مخصوص حرارت (c) = 4200 J/kg o C

ابتدائی درجہ حرارت (T 1 ) = 0 o C

آخری درجہ حرارت (T 2 ) = 10 o C

درجہ حرارت میں تبدیلی (ΔT) = 10 o C – 0 o C = 10 o C

مطلوب: حرارت (Q)

حل:

Q = mc ΔT = (5 kg)(4200 J/kg o C)(10 o C) = (5)(4200 J)(10) = (50)(4200 J) = 210,000 Joules

2. AC کے عمل کے دوران 20 گرام برف سے جذب ہونے والی حرارت کیا ہے، اگر برف کی مخصوص حرارت 2100 J/kg o C ہے اور برف کے لیے فیوژن کی حرارت 336,000 J/kg ہے۔

حرارت اور مرحلے کی تبدیلی – مسائل اور حل 2جانا جاتا ہے:

برف کا ماس (m) = 200 گرام = 200/1000 کلوگرام = 0.2 کلوگرام

مخصوص حرارت (c) = 2100 J/kg o C

برف کے لیے فیوژن کی حرارت (L F ) = 336,000 J/kg

مطلوب: AC کے عمل کے دوران برف سے جذب ہونے والی حرارت

حل:

عمل AB کے دوران، گرمی کو برف کے ذریعے جذب کیا جاتا ہے تاکہ اس کے درجہ حرارت کو -10 o C سے 0 o C تک تبدیل کیا جا سکے۔

Q = mc ΔT

Q = حرارت، m = برف کا ماس، c = برف کی مخصوص حرارت، ΔT = درجہ حرارت میں تبدیلی

Q 1 = mc ΔT = (0.2)(2100)(0-(-10) = (0.2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 Joules

BC کے عمل کے دوران، تمام برف کو پانی میں پگھلانے کے لیے گرمی جذب ہو جاتی ہے۔ اس عمل میں صرف مرحلے میں تبدیلی آتی ہے اور درجہ حرارت میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی۔ برف اور پانی کا درجہ حرارت 0 ڈگری سینٹی گریڈ رہتا ہے۔

عمل BC کے دوران جذب ہونے والی حرارت:

Q 2 = m L F = (0.2 kg) (336,000 J/kg) = 67,200 Joules

AC عمل کے دوران جذب ہونے والی حرارت:

Q = Q 1 + Q 2 = 4200 Joules + 67,200 Joules = 71,400 Joules

3. ایک 2 کلو پانی کو گرم کیا جاتا ہے، اور پانی کے لیے بخارات کی حرارت = 2.27 x 10 6 J/kg، پانی کے لیے مخصوص حرارت = 4,200 J/kg o C اور ماحولیاتی دباؤ 1 atm ہے، عمل BC کے دوران پانی سے جذب ہونے والی حرارت کیا ہے؟

جانا جاتا ہے:حرارت اور مرحلے کی تبدیلی – مسائل اور حل 3

ماس (m) = 2 کلوگرام

پانی کے لیے بخارات کی حرارت (L V ) = 2.27 x 10 6 J/kg

پانی کے لیے مخصوص حرارت (c) = 4,200 J/kg o C

مطلوب: عمل BC کے دوران جذب شدہ حرارت۔

حل:

AB کے عمل میں، پانی کے درجہ حرارت کو 60 o C سے 100 o C تک بڑھانے کے لیے حرارت جذب کی جاتی ہے۔

Q = m L V = (2 kg)(2.27 x 10 6 J/kg) = 4.54 x 10 6 Joules = 4540 x 10 3 Joules = 4540 kilo Joules

4. نیچے دی گئی تصویر کی بنیاد پر، اگر برف کا وزن 500 گرام ہے، تو مخصوص حرارت 2100 J/kg o C ہے اور برف کے فیوژن کی اویکت حرارت 336,000 J/kg ہے۔ عمل P–Q–R میں درکار حرارت کا تعین کریں۔

یہ بھی دیکھتے ہیں  تھرموڈینامکس - مسائل اور حل

جانا جاتا ہے:حرارت اور مرحلے کی تبدیلی – مسائل اور حل 5

برف کا ماس (m) = 500 گرام = 500/1000 kg = 0.5 kg

برف کے لیے مخصوص حرارت (c) = 2100 J/kg o C

فیوژن کی اویکت حرارت (L F ) = 336,000 J/kg

مطلوب: گرمی

حل:

عمل PQ = برف کے درجہ حرارت کو -4 o C سے 0 o C تک بڑھانے کے لیے جذب شدہ حرارت

پروسیس QR = تمام برف کو پانی میں پگھلانے کے لیے برف کے ذریعے جذب ہونے والی حرارت

عمل کے دوران جذب ہونے والی حرارت PQ مساوات کا استعمال کرتے ہوئے شمار کی جاتی ہے:

Q = mc ΔT

Q = حرارت، m = ماس، c = برف کی مخصوص حرارت، ΔT = درجہ حرارت میں تبدیلی

عمل کے دوران حرارت جذب شدہ برف PQ کا اس مساوات کا استعمال کرتے ہوئے حساب کیا گیا:

Q = (0.5 کلوگرام)(2100 J/kg o C)(0 o C-(-4 o C))

Q = (0.5 کلوگرام)(2100 J/kg o C)(0 o C + 4 o C)

Q = (0.5 کلوگرام) (2100 J/kg o C) (4 o C)

Q = (0.5)(2100 J)(4)

Q = 4200 جول

عمل کے دوران جذب ہونے والی حرارت QR اس مساوات کا استعمال کرتے ہوئے شمار کی جاتی ہے:

Q = m L F

Q = (0.5 کلوگرام) (336,000 J/kg)

Q = (0.5)(336,000 J)

Q = 168,000 جول

کل گرمی:

Q = 4200 Joules + 168,000 Joules

Q = 172,200 جول

Q = 172.2 کلو جول

Q = 172.2 kJ

5. برف 50 گرام کے وزن کے ساتھ -5 o C سے پانی میں 60 o C پر گرم کی جاتی ہے۔ اگر برف کے لئے فیوژن کی حرارت 80 کیلوری/گرام ہے، برف کے لئے مخصوص حرارت 0.5 کیلوری/گرام o C ہے، پانی کے لئے مخصوص حرارت 1 کیلوری/گرام o C ہے، عمل CD میں حرارت کی ضرورت کا تعین کریں۔

جانا جاتا ہے:

برف کا ماس = پانی کا ماس (m) = 50 گرام حرارت اور مرحلے کی تبدیلی – مسائل اور حل 6

برف کے لیے فیوژن کی اویکت حرارت (L F ) = 80 کیلوری فی گرام

برف کے لیے مخصوص حرارت (c برف) = 0.5 کیلوری/گرام o C

پانی کے لیے مخصوص حرارت (c پانی) = 1 کیلوری/گرام o C

مطلوب: پروسیسنگ سی ڈی میں حرارت درکار ہے۔

حل:

A سے B کے عمل میں، گرمی کا استعمال برف کے درجہ حرارت کو -5 o C سے 0 o C تک بڑھانے کے لئے کیا جاتا ہے۔ حرارت کا حساب اس مساوات کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے: Q = mc ΔT، جہاں Q = گرمی، m = برف کا ماس، c = برف کے لئے مخصوص حرارت، ΔT = درجہ حرارت میں -5 o C سے 0 o C تک کی تبدیلی۔

B سے C کے عمل میں، گرمی تمام برف کو پانی میں پگھلانے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ اس عمل میں درجہ حرارت تبدیل نہیں ہوتا ہے۔ اس مساوات کا استعمال کرتے ہوئے حرارت کا حساب لگایا جاتا ہے: Q = m L F ، جہاں Q = گرمی، m = برف کا ماس، L F = برف کے فیوژن کی اویکت حرارت۔

C سے D کے عمل میں، حرارت کا استعمال پانی کے درجہ حرارت کو 0 o C سے 60 o C تک بڑھانے کے لئے کیا جاتا ہے۔ حرارت کا حساب اس مساوات کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے: Q = mc ΔT، جہاں Q = گرمی، m = پانی کا حجم، c = پانی کی مخصوص حرارت، ΔT = درجہ حرارت میں 0 o C سے 60 o C تک کی تبدیلی۔

یہ بھی دیکھتے ہیں  بیلٹ سے جڑے پہیے - مسائل اور حل

عمل C سے D تک حرارت کی ضرورت ہے:

Q = mc ΔT = (50 گرام)(1 cal/gram o C)(60 o C-0 o C) = (50)(1)(60) cal = 3000 cal

6. اگر برف کا حجم 1 کلوگرام ہے، برف کی مخصوص حرارت 2100 J/kg o C ہے، برف کے لیے فیوژن کی اویکت حرارت 336,000 J/kg ہے اور پانی کی مخصوص حرارت 4200 J/kg o C ہے، تو عمل PQR میں مطلوبہ حرارت کا تعین کریں۔

جانا جاتا ہے:

برف کا ماس = 1 کلوحرارت اور مرحلے کی تبدیلی – مسائل اور حل 7

برف کے فیوژن کی اویکت حرارت (L F ) = 336,000 J/kg

برف کی مخصوص حرارت (c برف) = 2,100 J/kg o C

پانی کی مخصوص حرارت (c پانی) = 4,200 J/kg o C

مطلوب: پروسیسنگ PQR میں حرارت درکار ہے۔

حل:

P سے Q تک کے عمل میں، برف کے درجہ حرارت کو -5 o C سے 0 o C تک بڑھانے کے لیے حرارت کا استعمال کیا جاتا ہے۔ حرارت کا حساب اس مساوات کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے: Q = mc ΔT، جہاں Q = گرمی ، m = برف کا ماس ، c = برف کی مخصوص حرارت، ΔT = درجہ حرارت میں -5 o C سے 0 o C تک کی تبدیلی۔

P سے Q کے عمل میں حرارت کی ضرورت ہے:

Q = mc ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 Joules

Q سے R کے عمل میں، تمام برف کو پانی میں پگھلانے کے لیے درکار حرارت۔ اس عمل میں درجہ حرارت میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی۔ اس مساوات کا استعمال کرتے ہوئے حرارت کا حساب لگایا گیا: Q = m L F ، جہاں Q = گرمی ، m = برف کا ماس ، L F = برف کے فیوژن کی اویکت حرارت ۔

Q سے R کے عمل میں حرارت کی ضرورت ہے:

Q = m L F = (1) (336,000) = 336,000 Joules

کل گرمی:

10,500 + 336,000 = 346,500 جولز

  1. اویکت حرارت کیا ہے؟
    • کا جواب: اویکت حرارت ایک مادہ کے درجہ حرارت کو تبدیل کیے بغیر اس کے مرحلے کو تبدیل کرنے کے لیے درکار حرارتی توانائی ہے۔ یہ مرحلے کی تبدیلیوں کے دوران انٹرمولیکولر بانڈ کو توڑنے یا بنانے کے لیے درکار توانائی کی نمائندگی کرتا ہے۔
  2. مرحلے میں تبدیلی کے دوران درجہ حرارت مستقل کیوں رہتا ہے؟
    • کا جواب: ایک مرحلے کی تبدیلی کے دوران، تمام حرارتی توانائی فراہم کی جاتی ہے یا ہٹا دی جاتی ہے مادہ کے مرحلے کو تبدیل کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ یہ توانائی مادے کی حرکی توانائی یا درجہ حرارت کو بڑھانے کے لیے نہیں بلکہ بین مالیکیولر بانڈز کو توڑنے یا بنانے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔
  3. فیوژن کی اویکت حرارت اور بخارات کی اویکت گرمی میں کیا فرق ہے؟
    • کا جواب: فیوژن کی اویکت حرارت سے مراد حرارت کی توانائی ہے جو کسی مادے کو اس کے پگھلنے کے مقام پر ٹھوس سے مائع (یا اس کے برعکس) میں تبدیل کرنے کے لیے درکار ہوتی ہے۔ بخارات کی اویکت حرارت سے مراد حرارت کی توانائی ہے جو کسی مادے کو اس کے ابلتے ہوئے مقام پر مائع سے گیس (یا اس کے برعکس) میں تبدیل کرنے کے لیے درکار ہوتی ہے۔
  4. ہوا کا درجہ حرارت گرم ہونے کے باوجود جب ہم ہوا کے دن سوئمنگ پول سے باہر نکلتے ہیں تو ہمیں سردی کیوں محسوس ہوتی ہے؟
    • کا جواب: جیسے جیسے پانی ہماری جلد سے بخارات بن جاتا ہے، یہ مائع سے بخارات میں ایک مرحلہ کی تبدیلی سے گزرتا ہے۔ اس عمل کے لیے توانائی کی ضرورت ہوتی ہے، جو گرمی کی صورت میں ہماری جلد سے لی جاتی ہے، جس سے ہماری جلد ٹھنڈک محسوس کرتی ہے۔
  5. 100 ° C پر بھاپ 100 ° C پر ابلتے پانی سے زیادہ خطرناک کیوں ہے؟
    • کا جواب: بھاپ میں ابلتے ہوئے پانی سے زیادہ توانائی ہوتی ہے کیونکہ اس نے پانی سے بھاپ میں تبدیلی کے مرحلے کے دوران بخارات کی اویکت حرارت کو جذب کر لیا ہے۔ جب بھاپ جلد پر گاڑھا ہو جاتی ہے، تو یہ اضافی توانائی خارج کرتی ہے، جو ابلتے ہوئے پانی سے زیادہ شدید جلنے کا باعث بنتی ہے۔
  6. برف میں نمک ڈالنے سے اس کا پگھلنے کا مقام کیسے کم ہوتا ہے؟
    • کا جواب: نمک شامل کرنے سے برف کے پانی کے مرکب کے پگھلنے اور جمنے کے درمیان توازن بگڑ جاتا ہے۔ یہ معمول سے کم درجہ حرارت پر زیادہ برف پگھلنے کا سبب بنتا ہے، مؤثر طریقے سے مرکب کے نقطہ انجماد کو کم کرتا ہے۔
  7. گرم دن میں پسینہ جسم کو ٹھنڈا کرنے میں کیوں مدد کرتا ہے؟
    • کا جواب: پسینہ، جب جلد سے بخارات بنتا ہے، مائع سے گیس میں ایک مرحلے کی تبدیلی سے گزرتا ہے۔ بخارات کے اس عمل کے لیے توانائی کی ضرورت ہوتی ہے، جو جلد سے لی جاتی ہے، اس طرح اسے ٹھنڈا کیا جاتا ہے۔
  8. مرحلے کی تبدیلیوں کے تناظر میں عظمت کیا ہے؟
    • کا جواب: Sublimation مائع مرحلے سے گزرے بغیر ٹھوس سے گیس میں براہ راست تبدیلی ہے۔ ایک عام مثال خشک برف (ٹھوس کاربن ڈائی آکسائیڈ) ہے جو براہ راست کاربن ڈائی آکسائیڈ گیس میں تبدیل ہوتی ہے۔
  9. درجہ حرارت 0 ° C پر رہنے کے باوجود برف کو پگھلانے کے لیے حرارتی توانائی کی ضرورت کیوں ہے؟
    • کا جواب: حرارت کی توانائی برف کو اس کے ٹھوس ڈھانچے میں رکھے ہوئے بین سالماتی بندھنوں کو توڑنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ ایک بار جب یہ بندھن ٹوٹ جاتے ہیں، تو برف مائع مرحلے میں منتقل ہو جاتی ہے، حالانکہ درجہ حرارت میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی ہے۔
  10. دباؤ مائع کے ابلتے نقطہ کو کیسے متاثر کرتا ہے؟
  • کا جواب: عام طور پر، بیرونی دباؤ بڑھنے سے مائع کا ابلتا نقطہ بڑھ جاتا ہے، جب کہ دباؤ کو کم کرنے سے نقطہ ابلتا کم ہوجاتا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ پانی اونچائی پر 100 ° C سے کم درجہ حرارت پر ابلتا ہے، جہاں ماحولیاتی دباؤ کم ہوتا ہے۔
پرنٹ چھپنے، پی ڈی ایف اور ای میل