HABA DISERAP: FORMULA, CARA MENGIRA DAN LATIHAN YANG DISELESAIKAN - FIZIKAL - 2026

The haba diserap ditakrifkan sebagai pemindahan tenaga antara dua badan pada suhu yang berbeza. Yang mempunyai suhu yang lebih rendah menyerap panas dengan suhu yang lebih tinggi. Apabila ini berlaku, tenaga haba bahan yang menyerap haba meningkat, dan zarah-zarah yang menyusunnya bergetar lebih cepat, meningkatkan tenaga kinetiknya.

Ini boleh menyebabkan kenaikan suhu atau perubahan keadaan. Contohnya, pergi dari pepejal ke cecair, seperti ais apabila cair bersentuhan dengan air atau soda pada suhu bilik.

Sudu logam menyerap haba dari kopi panas. Sumber: Pixabay.

Berkat haba, objek juga dapat mengubah dimensinya. Pengembangan haba adalah contoh yang baik dari fenomena ini. Apabila kebanyakan bahan dipanaskan, bahan tersebut cenderung bertambah besar.

Pengecualian untuk ini adalah air. Kuantiti air cair yang sama meningkatkan isipadu ketika sejuk di bawah 4ºC. Selain itu, perubahan suhu juga dapat mengalami perubahan ketumpatannya, sesuatu yang juga sangat dapat dilihat pada air.

Apa itu terdiri dan formula

Sekiranya tenaga dalam perjalanan, unit haba yang diserap adalah Joules. Walau bagaimanapun, untuk masa yang lama panas mempunyai unitnya sendiri: kalori.

Bahkan hari ini unit ini digunakan untuk mengukur kandungan tenaga makanan, walaupun pada kenyataannya satu kalori makanan sepadan dengan satu kilokalori panas.

Kalori

Kalori, disingkat sebagai kapur, adalah jumlah haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 gram air sebanyak 1ºC.

Pada abad ke-19, Sir James Prescott Joule (1818 - 1889) melakukan eksperimen terkenal di mana dia berjaya mengubah kerja mekanikal menjadi panas, memperoleh kesetaraan berikut:

Dalam unit British, unit haba disebut Btu (unit termal British), yang ditakrifkan sebagai jumlah haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu satu paun air sebanyak 1ºF.

Kesetaraan antara unit adalah seperti berikut:

Masalah dengan unit yang lebih tua ini ialah jumlah haba bergantung pada suhu. Maksudnya, suhu yang diperlukan dari suhu 70ºC hingga 75ºC tidak sama dengan yang diperlukan untuk memanaskan air dari 9ºC hingga 10ºC, misalnya.

Itulah sebabnya mengapa definisi itu mempertimbangkan julat yang ditentukan dengan baik: dari 14.5 hingga 15.5 ° C dan 63 hingga 64 ° F untuk kalori dan Btu masing-masing.

Apa yang bergantung pada jumlah haba yang diserap?

Jumlah haba yang diserap yang diambil oleh bahan bergantung kepada beberapa faktor:

- Jisim. Semakin besar jisim, semakin banyak haba yang dapat diserap.

- Ciri-ciri bahan. Terdapat zat yang, bergantung pada struktur molekul atau atomnya, mampu menyerap lebih banyak haba daripada yang lain.

- Suhu. Menambah lebih banyak haba diperlukan untuk mendapatkan suhu yang lebih tinggi.

Jumlah haba, dilambangkan Q, sebanding dengan faktor yang dijelaskan. Oleh itu, ia boleh ditulis sebagai:

Di mana m adalah jisim objek, c adalah pemalar yang disebut haba spesifik, sifat intrinsik bahan, dan Δ T adalah variasi suhu yang dicapai dengan menyerap haba.

Perbezaan ini mempunyai tanda positif, kerana ketika menyerap panas, diharapkan T _f > T _o. Ini berlaku kecuali bahan tersebut mengalami perubahan fasa, seperti air yang mengalir dari cecair ke wap. Apabila air mendidih, suhunya tetap berterusan sekitar 100ºC, tidak kira seberapa cepat ia mendidih.

Bagaimana mengira?

Dengan meletakkan dua objek pada suhu yang berbeza bersentuhan, setelah beberapa saat keduanya mencapai keseimbangan terma. Suhu kemudian menyamakan dan pemindahan haba berhenti. Perkara yang sama berlaku sekiranya lebih dari dua objek bersentuhan. Selepas masa tertentu, mereka semua akan berada pada suhu yang sama.

Dengan mengandaikan bahawa objek yang bersentuhan membentuk sistem tertutup, dari mana haba tidak dapat melepaskan diri, prinsip pemuliharaan tenaga berlaku, sehingga dapat dinyatakan bahawa:

Q _diserap = - Q _dihasilkan

Ini mewakili keseimbangan tenaga, sama dengan pendapatan dan perbelanjaan seseorang. Atas sebab ini, haba yang dipindahkan mempunyai tanda negatif, kerana untuk objek yang menghasilkan, suhu akhir lebih rendah daripada yang awal. Oleh itu:

Persamaan Q yang _diserap = - Q yang _dihasilkan digunakan setiap kali dua objek bersentuhan.

Imbangan tenaga

Untuk melakukan keseimbangan tenaga, kita perlu membezakan objek yang menyerap haba dari yang menghasilkan, kemudian:

Σ Q _k = 0

Iaitu, jumlah keuntungan dan kerugian tenaga dalam sistem tertutup mesti sama dengan 0.

Haba tentu suatu bahan

Untuk mengira jumlah haba yang diserap adalah perlu untuk mengetahui haba tentu setiap bahan yang mengambil bahagian. Ini adalah jumlah haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 g bahan sebanyak 1ºC. Unitnya dalam Sistem Antarabangsa adalah: Joule / kg. K.

Terdapat jadual dengan kepanasan tertentu dari banyak bahan, umumnya dikira menggunakan kalorimeter atau alat serupa.

Contoh cara mengira haba tentu bahan

250 kalori diperlukan untuk menaikkan suhu cincin logam dari 20 hingga 30 ºC. Sekiranya cincin mempunyai jisim 90 g. Berapakah haba tentu logam dalam unit SI?

Penyelesaian

Unit ditukar terlebih dahulu:

Q = 250 kalori = 1046.5 J

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

Latihan diselesaikan

Cawan aluminium mengandungi 225 g air dan pengadun tembaga 40 g, semuanya pada suhu 27 ° C. Contoh 400 g perak pada suhu awal 87 ° C diletakkan di dalam air.

Pengaduk digunakan untuk mengaduk campuran sehingga mencapai suhu keseimbangan terakhirnya 32 ° C. Hitung jisim cawan aluminium, kerana tidak ada kerugian haba ke persekitaran.

Skematik kalorimeter. Sumber: Solidswiki.

Pendekatan

Seperti yang dinyatakan di atas, penting untuk membezakan antara objek yang melepaskan haba dari objek yang menyerap:

- Cawan aluminium, pengadun tembaga dan air menyerap haba.

- Sampel perak menghasilkan haba.

Data

Pemanasan khas setiap bahan disediakan:

Haba yang diserap atau dipindahkan oleh setiap bahan dikira menggunakan persamaan:

Penyelesaian

Perak

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

Pengadun tembaga

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

Air

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

Mug aluminium

Q _diserap = m _aluminium . 900 x (32 - 27) J = 4500 .m _aluminium

Menggunakan:

Σ Q _k = 0

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

Akhirnya jisim aluminium dibersihkan:

m _aluminium = 0.0803 kg = 80.3 g

Rujukan

1. Giancoli, D. 2006. Fizik: Prinsip dengan Aplikasi. 6 ^th . Dewan Prentice Ed. 400 - 410.
2. Kirkpatrick, L. 2007. Fizik: Pandangan Dunia. 6 ^ta Penyuntingan disingkat. Pembelajaran Cengage. 156-164.
3. Rex, A. 2011. Asas Fizik. Pearson. 309-332.
4. Sears, Zemansky. 2016. Fizik Universiti dengan Fizik Moden. 14 ^th . Jilid1. 556-553.
5. Serway, R., Vulle, C. 2011. Asas Fizik. 9 ^na Pembelajaran Cengage. 362 - 374