ANG HINIHIGOP NG INIT: MGA FORMULA, KUNG PAANO MAKALKULA ITO AT NALUTAS ANG MGA EHERSISYO - PISIKAL - 2025

Ang hinihigop na init ay tinukoy bilang paglilipat ng enerhiya sa pagitan ng dalawang katawan sa magkakaibang temperatura. Ang isa na may mas mababang temperatura ay sumisipsip ng init ng isa na may mas mataas na temperatura. Kapag nangyari ito, ang thermal energy ng sangkap na sumisipsip ng pagtaas ng init, at ang mga particle na bumubuo nito ay nanginig ng mas mabilis, pinataas ang kanilang kinetic energy.

Maaari itong humantong sa isang pagtaas sa temperatura o isang pagbabago sa estado. Halimbawa, pumunta mula sa solid hanggang likido, tulad ng yelo kapag natutunaw ito sa pakikipag-ugnay sa tubig o soda sa temperatura ng silid.

Ang kutsara ng metal ay sumisipsip ng init mula sa mainit na kape. Pinagmulan: Pixabay.

Salamat sa init, posible din na baguhin ng mga bagay ang kanilang mga sukat. Ang pagpapalawak ng thermal ay isang magandang halimbawa ng hindi pangkaraniwang bagay na ito. Kapag ang karamihan sa mga sangkap ay pinainit, may posibilidad na madagdagan ang laki.

Ang isang pagbubukod sa ito ay tubig. Ang parehong dami ng likidong tubig ay nagdaragdag ng dami nito kapag lumalamig sa ibaba 4ºC. Bilang karagdagan, ang mga pagbabago sa temperatura ay maaari ring makakaranas ng mga pagbabago sa density nito, isang bagay na napansin din sa kaso ng tubig.

Ano ang binubuo nito at mga formula

Sa kaso ng enerhiya sa pagbibiyahe, ang mga yunit ng hinihigop na init ay Joules. Gayunpaman, sa mahabang panahon ang init ay may sariling mga yunit: ang calorie.

Kahit ngayon ang yunit na ito ay ginagamit upang mabuo ang nilalaman ng enerhiya ng pagkain, kahit na sa katotohanan ang isang calorie na pandiyeta ay tumutugma sa isang kilocalorie ng init.

Kaloriya

Ang calorie, na pinaikling bilang dayap, ay ang dami ng init na kinakailangan upang itaas ang temperatura ng 1 gramo ng tubig sa pamamagitan ng 1ºC.

Noong ika-19 na siglo, isinagawa ni Sir James Prescott Joule (1818 - 1889) ang isang tanyag na eksperimento kung saan pinamamahalaan niya ang pagbabago ng makina sa init, nakuha ang sumusunod na pagkakapareho:

Sa mga yunit ng British, ang yunit ng init ay tinatawag na Btu (British thermal unit), na kung saan ay tinukoy bilang ang halaga ng init na kinakailangan upang itaas ang temperatura ng isang libra ng tubig sa pamamagitan ng 1ºF.

Ang pagkakapareho sa pagitan ng mga yunit ay ang mga sumusunod:

Ang problema sa mga mas lumang yunit ay ang dami ng init ay nakasalalay sa temperatura. Iyon ay, ang kinakailangan na pumunta mula sa 70ºC hanggang 75ºC ay hindi pareho tulad ng kinakailangan upang painitin ang tubig mula 9ºC hanggang 10ºC, halimbawa.

Iyon ang dahilan kung bakit ang kahulugan ng mga balangkas ay mahusay na tinukoy na mga saklaw: mula 14.5 hanggang 15.5 ° C at 63 hanggang 64 ° F para sa calorie at Btu ayon sa pagkakabanggit.

Ano ang depende sa dami ng init na hinihigop ng init?

Ang dami ng hinihigop na init na kinuha ng isang materyal ay nakasalalay sa ilang mga kadahilanan:

- Mass. Mas malaki ang masa, mas maraming init ang makakaya.

- Mga katangian ng sangkap. Mayroong mga sangkap na, depende sa kanilang molekular o istraktura ng atom, ay may kakayahang sumipsip ng mas maraming init kaysa sa iba.

- Temperatura. Ang pagdaragdag ng mas maraming init ay kinakailangan upang makakuha ng isang mas mataas na temperatura.

Ang dami ng init, na tinaguriang Q, ay proporsyonal sa mga salik na inilarawan. Samakatuwid, maaari itong isulat bilang:

Kung saan ang masa ng bagay, c ay isang palaging tinatawag na tiyak na init, isang intrinsic na pag-aari ng sangkap, at Δ T ang pagbabago sa temperatura na nakamit sa pamamagitan ng pagsipsip ng init.

Ang pagkakaiba na ito ay may positibong senyales, dahil kapag sumisipsip ng init, inaasahan na ang T _f > T _o. Nangyayari ito maliban kung ang sangkap ay sumasailalim sa pagbabago ng phase, tulad ng tubig na mula sa likido hanggang singaw. Kapag kumukulo ang tubig, ang temperatura nito ay nananatiling pare-pareho sa humigit-kumulang 100ºC, kahit gaano kabilis itong kumukulo.

Paano makalkula ito?

Sa pamamagitan ng paglalagay ng dalawang bagay sa magkakaibang temperatura na nakikipag-ugnay, pagkaraan ng ilang sandali ay pareho silang nakarating sa thermal equilibrium. Ang temperatura pagkatapos ay magkakapantay at ang paglilipat ng init ay humihinto. Ang parehong mangyayari kung higit sa dalawang bagay ang nakikipag-ugnay. Matapos ang isang tiyak na oras, lahat sila ay nasa parehong temperatura.

Sa pag-aakalang ang mga bagay na nasa contact ay bumubuo ng isang sarado na sistema, mula sa kung saan hindi maiiwasan ang init, ang prinsipyo ng pag-iingat ng enerhiya ay nalalapat, kaya maaari itong ipahiwatig na:

Q _hinihigop = - Q _nagbunga

Ito ay kumakatawan sa isang balanse ng enerhiya, na katulad ng sa kita at gastos ng isang tao. Para sa kadahilanang ito, ang inilipat na init ay may negatibong pag-sign, dahil para sa bagay na nagbubunga, ang panghuling temperatura ay mas mababa kaysa sa paunang. Kaya:

Ang equation Q _hinihigop = - Q _ani ay ginagamit tuwing dalawang bagay ay nakikipag-ugnay.

Balanse ng enerhiya

Upang maisagawa ang balanse ng enerhiya kinakailangan upang makilala ang mga bagay na sumipsip ng init mula sa mga nagbubunga, kung gayon:

Σ Q _k = 0

Iyon ay, ang kabuuan ng mga nakuha at pagkalugi ng enerhiya sa isang saradong sistema ay dapat katumbas 0.

Ang tiyak na init ng isang sangkap

Upang makalkula ang dami ng hinihigop ng init kinakailangan upang malaman ang tiyak na init ng bawat kalahok na sangkap. Ito ang halaga ng init na kinakailangan upang itaas ang temperatura ng 1 g ng materyal sa pamamagitan ng 1ºC. Ang mga yunit nito sa International System ay: Joule / kg. K

Mayroong mga talahanayan na may tiyak na init ng maraming mga sangkap, na karaniwang kinakalkula gamit ang isang calorimeter o katulad na mga tool.

Isang halimbawa kung paano makalkula ang tiyak na init ng isang materyal

Kinakailangan ang 250 calorie upang itaas ang temperatura ng isang singsing na metal mula 20 hanggang 30 ºC. Kung ang singsing ay may masa na 90 g. Ano ang tiyak na init ng metal sa mga yunit ng SI?

Solusyon

I-convert muna ang mga yunit:

Q = 250 calories = 1046.5 J

m = 90 g = 90 x 10 ^-3 kg

Nalutas ang ehersisyo

Ang isang tasa ng aluminyo ay naglalaman ng 225 g ng tubig at isang 40 g tanso na panghalo, lahat sa 27 ° C. Ang isang 400 g sample ng pilak sa isang paunang temperatura na 87 ° C ay inilalagay sa tubig.

Ang stirrer ay ginagamit upang pukawin ang halo hanggang sa maabot nito ang pangwakas na temperatura ng balanse ng 32 ° C. Kalkulahin ang masa ng tasa ng aluminyo, isinasaalang-alang na walang mga pagkawala ng init sa kapaligiran.

Scheme ng isang calorimeter. Pinagmulan: Solidswiki.

Lapitan

Tulad ng nakasaad sa itaas, mahalaga na makilala sa pagitan ng mga bagay na nagbibigay ng init mula sa mga sumisipsip:

- Ang tasa ng aluminyo, ang panghalo ng tanso at ang tubig ay sumipsip ng init.

- Ang sample na pilak ay nagbibigay ng init.

Data

Ang mga tiyak na pag-init ng bawat sangkap ay ibinibigay:

Ang init na hinihigop o inilipat ng bawat sangkap ay kinakalkula gamit ang equation:

Solusyon

Pilak

Q _nagbunga = 400 x 10 ^-3 . 234 x (32 - 87) J = -5148 J

Stirrer ng Copper

Q _hinihigop = 40 x 10 ^-3 . 387 x (32 - 27) J = 77.4 J

Tubig

Q _hinihigop = 225 x 10 ^-3 . 4186 x (32 - 27) J = 4709.25 J

Mug ng aluminyo

Q _hinihigop = m _aluminyo . 900 x (32 - 27) J = 4500 .m _aluminyo

Ginagawa ang paggamit ng:

Σ Q _k = 0

77.4 + 4709.25 + 4500 .m _aluminyo = - (-5148)

Sa wakas ang masa ng aluminyo ay na-clear:

m _aluminyo = 0.0803 kg = 80.3 g

Mga Sanggunian

1. Giancoli, D. 2006. Pisika: Mga Prinsipyo na may Aplikasyon. ^Ika- 6 . Ed. Prentice Hall. 400 - 410.
2. Kirkpatrick, L. 2007. Physics: Isang Tumingin sa Mundo. 6 ^{ta Pag-} edit na pinaikling. Pag-aaral ng Cengage. 156-164.
3. Rex, A. 2011. Mga Batayan ng Pisika. Pearson. 309-332.
4. Mga Luha, Zemansky. 2016. Unibersidad sa Unibersidad na may Makabagong Pisika. ^Ika- 14 . Dami1. 556-553.
5. Serway, R., Vulle, C. 2011. Mga Batayang Pangkatangay ng Pisika. 9 ^na Cengage Learning. 362 - 374