TG TET పేపర్ 2 - 5_భౌతికశాస్త్రం - టెస్ట్ 27 - విశిష్ట ఉష్ణం మరియు మిశ్రమ పద్ధతి
Please keep at least one language enabled. || కనీసం ఒక భాషను ఎంచుకోండి.
Question 1
ప్రశ్న 1
What is meant by the specific heat capacity of a substance?
ఒక పదార్థం యొక్క విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం అంటే ఏమిటి?
Explanation:
• Specific heat capacity c measures how much energy must be transferred as heat to raise the temperature of unit mass by one kelvin.
• For a temperature change without phase change, Q = mcΔT.
• A larger specific heat capacity means more heat is required for the same mass and temperature rise.
• For a temperature change without phase change, Q = mcΔT.
• A larger specific heat capacity means more heat is required for the same mass and temperature rise.
వివరణ:
• ఏకక ద్రవ్యరాశి ఉష్ణోగ్రతను ఒక కెల్విన్ పెంచడానికి ఉష్ణంగా ఎంత శక్తి బదిలీ కావాలో విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం c సూచిస్తుంది.
• దశ మార్పు లేకుండా ఉష్ణోగ్రత మారినప్పుడు Q = mcΔT.
• విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం ఎక్కువైతే అదే ద్రవ్యరాశికి అదే ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల కోసం ఎక్కువ ఉష్ణం అవసరం.
• దశ మార్పు లేకుండా ఉష్ణోగ్రత మారినప్పుడు Q = mcΔT.
• విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం ఎక్కువైతే అదే ద్రవ్యరాశికి అదే ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల కోసం ఎక్కువ ఉష్ణం అవసరం.
Question 2
ప్రశ్న 2
What is the SI unit of specific heat capacity?
విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం యొక్క SI ప్రమాణం ఏది?
Explanation:
• From Q = mcΔT, c = Q/(mΔT).
• Therefore its SI unit is joule per kilogram per kelvin, J/(kg·K).
• J/K is the unit of heat capacity of an entire body, not specific heat capacity.
• Therefore its SI unit is joule per kilogram per kelvin, J/(kg·K).
• J/K is the unit of heat capacity of an entire body, not specific heat capacity.
వివరణ:
• Q = mcΔT నుంచి c = Q/(mΔT).
• కాబట్టి దీని SI ప్రమాణం కిలోగ్రామ్కు కెల్విన్కు జూల్, అంటే J/(kg·K).
• J/K అనేది మొత్తం వస్తువు యొక్క ఉష్ణ సామర్థ్య ప్రమాణం; విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్య ప్రమాణం కాదు.
• కాబట్టి దీని SI ప్రమాణం కిలోగ్రామ్కు కెల్విన్కు జూల్, అంటే J/(kg·K).
• J/K అనేది మొత్తం వస్తువు యొక్క ఉష్ణ సామర్థ్య ప్రమాణం; విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్య ప్రమాణం కాదు.
Question 3
ప్రశ్న 3
If a body of mass m has specific heat capacity c, what is its heat capacity C?
m ద్రవ్యరాశి మరియు c విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం గల వస్తువు యొక్క ఉష్ణ సామర్థ్యం C ఎంత?
Explanation:
• Heat capacity C is the heat required to raise the temperature of the whole body by 1 K.
• Since Q = mcΔT and also Q = CΔT, comparison gives C = mc.
• Heat capacity depends on both the mass of the body and the specific heat capacity of its material.
• Since Q = mcΔT and also Q = CΔT, comparison gives C = mc.
• Heat capacity depends on both the mass of the body and the specific heat capacity of its material.
వివరణ:
• మొత్తం వస్తువు ఉష్ణోగ్రతను 1 K పెంచడానికి అవసరమైన ఉష్ణాన్ని దాని ఉష్ణ సామర్థ్యం C అంటారు.
• Q = mcΔT మరియు Q = CΔT కాబట్టి పోల్చితే C = mc.
• ఉష్ణ సామర్థ్యం వస్తువు ద్రవ్యరాశి మరియు పదార్థం యొక్క విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం రెండింటిపైనా ఆధారపడుతుంది.
• Q = mcΔT మరియు Q = CΔT కాబట్టి పోల్చితే C = mc.
• ఉష్ణ సామర్థ్యం వస్తువు ద్రవ్యరాశి మరియు పదార్థం యొక్క విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం రెండింటిపైనా ఆధారపడుతుంది.
Question 4
ప్రశ్న 4
Equal masses of two substances receive equal quantities of heat and undergo no phase change. Substance X has a larger specific heat capacity than substance Y. Which statement is correct?
సమాన ద్రవ్యరాశుల రెండు పదార్థాలకు సమాన పరిమాణంలో ఉష్ణం అందించబడింది మరియు దశ మార్పు జరగలేదు. X పదార్థం విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం Y కంటే ఎక్కువ. సరైన వాక్యం ఏది?
Explanation:
• From ΔT = Q/(mc), temperature rise is inversely proportional to specific heat capacity when Q and m are fixed.
• Since X has the larger c, its ΔT is smaller.
• A high-specific-heat material requires more energy to produce a given temperature change.
• Since X has the larger c, its ΔT is smaller.
• A high-specific-heat material requires more energy to produce a given temperature change.
వివరణ:
• ΔT = Q/(mc) ప్రకారం Q, m స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
• Xకు c ఎక్కువ కాబట్టి దాని ΔT తక్కువగా ఉంటుంది.
• అధిక విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం గల పదార్థంలో నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత మార్పు కలిగించడానికి ఎక్కువ శక్తి అవసరం.
• Xకు c ఎక్కువ కాబట్టి దాని ΔT తక్కువగా ఉంటుంది.
• అధిక విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం గల పదార్థంలో నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత మార్పు కలిగించడానికి ఎక్కువ శక్తి అవసరం.
Question 5
ప్రశ్న 5
Why is water useful as a coolant in many everyday and technological applications?
అనేక దైనందిన మరియు సాంకేతిక అన్వయాల్లో నీరు శీతలీకరణ ద్రవంగా ఉపయోగకరంగా ఉండటానికి ప్రధాన కారణం ఏమిటి?
Explanation:
• Water has a relatively high specific heat capacity compared with many common materials.
• Therefore it can absorb a large amount of energy for a comparatively small temperature rise.
• This property makes water useful in cooling systems and also helps moderate temperature changes in natural environments.
• Therefore it can absorb a large amount of energy for a comparatively small temperature rise.
• This property makes water useful in cooling systems and also helps moderate temperature changes in natural environments.
వివరణ:
• అనేక సాధారణ పదార్థాలతో పోలిస్తే నీటికి సాపేక్షంగా అధిక విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం ఉంటుంది.
• అందువల్ల తక్కువ ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతోనే ఇది ఎక్కువ శక్తిని గ్రహించగలదు.
• ఈ లక్షణం వల్ల నీరు శీతలీకరణ వ్యవస్థల్లో ఉపయోగపడటంతో పాటు సహజ వాతావరణంలో ఉష్ణోగ్రత మార్పులను కూడా తగ్గిస్తుంది.
• అందువల్ల తక్కువ ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతోనే ఇది ఎక్కువ శక్తిని గ్రహించగలదు.
• ఈ లక్షణం వల్ల నీరు శీతలీకరణ వ్యవస్థల్లో ఉపయోగపడటంతో పాటు సహజ వాతావరణంలో ఉష్ణోగ్రత మార్పులను కూడా తగ్గిస్తుంది.
Question 6
ప్రశ్న 6
How much heat is required to raise the temperature of 2.0 kg of water from 30°C to 35°C? Take the specific heat capacity of water as 4200 J/(kg·K).
2.0 kg నీటి ఉష్ణోగ్రతను 30°C నుంచి 35°Cకు పెంచడానికి ఎంత ఉష్ణం అవసరం? నీటి విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం 4200 J/(kg·K)గా తీసుకోండి.
Explanation:
• Use Q = mcΔT, with ΔT = 35 - 30 = 5 K.
• Q = 2.0 × 4200 × 5 = 42000 J = 42 kJ.
• The calculation assumes no phase change and uses a constant approximate specific heat capacity over this interval.
• Q = 2.0 × 4200 × 5 = 42000 J = 42 kJ.
• The calculation assumes no phase change and uses a constant approximate specific heat capacity over this interval.
వివరణ:
• Q = mcΔT సూత్రాన్ని ఉపయోగించాలి; ΔT = 35 - 30 = 5 K.
• Q = 2.0 × 4200 × 5 = 42000 J = 42 kJ.
• ఈ లెక్కలో దశ మార్పు జరగదని మరియు ఈ ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యాన్ని సుమారుగా స్థిరంగా తీసుకుంటామని భావిస్తాం.
• Q = 2.0 × 4200 × 5 = 42000 J = 42 kJ.
• ఈ లెక్కలో దశ మార్పు జరగదని మరియు ఈ ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యాన్ని సుమారుగా స్థిరంగా తీసుకుంటామని భావిస్తాం.
Question 7
ప్రశ్న 7
A 0.50 kg block with specific heat capacity 900 J/(kg·K) initially at 20°C receives 9.0 kJ of heat. Neglect heat loss and phase change. What is its final temperature?
20°C వద్ద ఉన్న 0.50 kg దిమ్మెకు విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం 900 J/(kg·K). అది 9.0 kJ ఉష్ణాన్ని గ్రహించింది. ఉష్ణ నష్టం మరియు దశ మార్పును నిర్లక్ష్యం చేస్తే చివరి ఉష్ణోగ్రత ఎంత?
Explanation:
• From Q = mcΔT, ΔT = Q/(mc) = 9000/(0.50 × 900) = 20 K.
• Final temperature = 20°C + 20°C = 40°C.
• The result assumes all 9.0 kJ goes into raising the block's temperature.
• Final temperature = 20°C + 20°C = 40°C.
• The result assumes all 9.0 kJ goes into raising the block's temperature.
వివరణ:
• Q = mcΔT నుంచి ΔT = Q/(mc) = 9000/(0.50 × 900) = 20 K.
• చివరి ఉష్ణోగ్రత = 20°C + 20°C = 40°C.
• మొత్తం 9.0 kJ శక్తి దిమ్మె ఉష్ణోగ్రతను పెంచడానికే వినియోగమైందని భావించాం.
• చివరి ఉష్ణోగ్రత = 20°C + 20°C = 40°C.
• మొత్తం 9.0 kJ శక్తి దిమ్మె ఉష్ణోగ్రతను పెంచడానికే వినియోగమైందని భావించాం.
Question 8
ప్రశ్న 8
A 2.0 kg substance absorbs 12 kJ of heat and its temperature rises from 40°C to 50°C. What is its specific heat capacity?
2.0 kg పదార్థం 12 kJ ఉష్ణాన్ని గ్రహించగా దాని ఉష్ణోగ్రత 40°C నుంచి 50°Cకు పెరిగింది. దాని విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం ఎంత?
Explanation:
• Rearrange Q = mcΔT to c = Q/(mΔT).
• c = 12000/[2.0 × (50 - 40)] = 12000/20 = 600 J/(kg·K).
• The temperature change is 10 K, numerically equal to a 10°C interval.
• c = 12000/[2.0 × (50 - 40)] = 12000/20 = 600 J/(kg·K).
• The temperature change is 10 K, numerically equal to a 10°C interval.
వివరణ:
• Q = mcΔTను c = Q/(mΔT)గా మార్చాలి.
• c = 12000/[2.0 × (50 - 40)] = 12000/20 = 600 J/(kg·K).
• ఉష్ణోగ్రత మార్పు 10 K; ఇది సంఖ్యాపరంగా 10°C ఉష్ణోగ్రత అంతరానికి సమానం.
• c = 12000/[2.0 × (50 - 40)] = 12000/20 = 600 J/(kg·K).
• ఉష్ణోగ్రత మార్పు 10 K; ఇది సంఖ్యాపరంగా 10°C ఉష్ణోగ్రత అంతరానికి సమానం.
Question 9
ప్రశ్న 9
A 3.0 kg body has a specific heat capacity of 500 J/(kg·K). What is its heat capacity?
3.0 kg వస్తువు విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం 500 J/(kg·K). దాని ఉష్ణ సామర్థ్యం ఎంత?
Explanation:
• Heat capacity C = mc.
• C = 3.0 × 500 = 1500 J/K.
• Thus 1500 J of heat is required to raise the body's temperature by 1 K under the stated conditions.
• C = 3.0 × 500 = 1500 J/K.
• Thus 1500 J of heat is required to raise the body's temperature by 1 K under the stated conditions.
వివరణ:
• ఉష్ణ సామర్థ్యం C = mc.
• C = 3.0 × 500 = 1500 J/K.
• కాబట్టి ఇచ్చిన పరిస్థితుల్లో వస్తువు ఉష్ణోగ్రతను 1 K పెంచడానికి 1500 J ఉష్ణం అవసరం.
• C = 3.0 × 500 = 1500 J/K.
• కాబట్టి ఇచ్చిన పరిస్థితుల్లో వస్తువు ఉష్ణోగ్రతను 1 K పెంచడానికి 1500 J ఉష్ణం అవసరం.
Question 10
ప్రశ్న 10
In the ideal method of mixtures, when a hot body is placed in contact with a colder body inside an insulated system, which energy balance is used?
ఆదర్శ మిశ్రమ పద్ధతిలో ఉష్ణ నిరోధిత వ్యవస్థలో వేడి వస్తువును చల్లని వస్తువుతో సంపర్కంలో ఉంచినప్పుడు ఏ శక్తి సమతుల్యాన్ని ఉపయోగిస్తారు?
Explanation:
• In an ideal insulated mixture, conservation of energy gives Q_hot + Q_cold = 0.
• Equivalently, the magnitude of heat lost by the hotter body equals the heat gained by the colder body.
• This assumes negligible heat exchange with the surroundings and any unmentioned calorimeter.
• Equivalently, the magnitude of heat lost by the hotter body equals the heat gained by the colder body.
• This assumes negligible heat exchange with the surroundings and any unmentioned calorimeter.
వివరణ:
• ఆదర్శ ఉష్ణ నిరోధిత మిశ్రమంలో శక్తి సంరక్షణ ప్రకారం Q_hot + Q_cold = 0.
• అంటే వేడి వస్తువు కోల్పోయిన ఉష్ణ పరిమాణం చల్లని వస్తువు పొందిన ఉష్ణ పరిమాణానికి సమానం.
• పరిసరాలతో ఉష్ణ మార్పిడి మరియు పేర్కొనని ఉష్ణమాపక పాత్ర గ్రహించే ఉష్ణాన్ని నిర్లక్ష్యం చేస్తున్నామని భావిస్తాం.
• అంటే వేడి వస్తువు కోల్పోయిన ఉష్ణ పరిమాణం చల్లని వస్తువు పొందిన ఉష్ణ పరిమాణానికి సమానం.
• పరిసరాలతో ఉష్ణ మార్పిడి మరియు పేర్కొనని ఉష్ణమాపక పాత్ర గ్రహించే ఉష్ణాన్ని నిర్లక్ష్యం చేస్తున్నామని భావిస్తాం.
Question 11
ప్రశ్న 11
Equal masses of water at 80°C and 20°C are mixed in an insulated container. Neglect the heat capacity of the container. What is the final temperature?
80°C మరియు 20°C వద్ద ఉన్న సమాన ద్రవ్యరాశుల నీటిని ఉష్ణ నిరోధిత పాత్రలో కలిపారు. పాత్ర ఉష్ణ సామర్థ్యాన్ని నిర్లక్ష్యం చేయండి. చివరి ఉష్ణోగ్రత ఎంత?
Explanation:
• Energy balance: mc(80 - Tf) = mc(Tf - 20).
• Cancelling the equal m and c gives 80 - Tf = Tf - 20, so 2Tf = 100 and Tf = 50°C.
• The arithmetic mean works here specifically because the two water masses and their specific heats are equal.
• Cancelling the equal m and c gives 80 - Tf = Tf - 20, so 2Tf = 100 and Tf = 50°C.
• The arithmetic mean works here specifically because the two water masses and their specific heats are equal.
వివరణ:
• శక్తి సమతుల్యం: mc(80 - Tf) = mc(Tf - 20).
• రెండు వైపుల సమాన m, cలను తొలగిస్తే 80 - Tf = Tf - 20; కాబట్టి 2Tf = 100 మరియు Tf = 50°C.
• ఇక్కడ రెండు నీటి ద్రవ్యరాశులు మరియు విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యాలు సమానం కావడం వల్ల మాత్రమే అంకగణిత సగటు వర్తిస్తుంది.
• రెండు వైపుల సమాన m, cలను తొలగిస్తే 80 - Tf = Tf - 20; కాబట్టి 2Tf = 100 మరియు Tf = 50°C.
• ఇక్కడ రెండు నీటి ద్రవ్యరాశులు మరియు విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యాలు సమానం కావడం వల్ల మాత్రమే అంకగణిత సగటు వర్తిస్తుంది.
Question 12
ప్రశ్న 12
0.20 kg of water at 80°C is mixed with 0.30 kg of water at 20°C in an insulated container. Neglect the container's heat capacity. What is the final temperature?
80°C వద్ద ఉన్న 0.20 kg నీటిని 20°C వద్ద ఉన్న 0.30 kg నీటితో ఉష్ణ నిరోధిత పాత్రలో కలిపారు. పాత్ర ఉష్ణ సామర్థ్యాన్ని నిర్లక్ష్యం చేయండి. చివరి ఉష్ణోగ్రత ఎంత?
Explanation:
• Energy balance: 0.20c(80 - Tf) = 0.30c(Tf - 20).
• Cancelling c gives 16 - 0.20Tf = 0.30Tf - 6, so 22 = 0.50Tf.
• Therefore Tf = 44°C; it lies between the two initial temperatures as expected.
• Cancelling c gives 16 - 0.20Tf = 0.30Tf - 6, so 22 = 0.50Tf.
• Therefore Tf = 44°C; it lies between the two initial temperatures as expected.
వివరణ:
• శక్తి సమతుల్యం: 0.20c(80 - Tf) = 0.30c(Tf - 20).
• cను తొలగిస్తే 16 - 0.20Tf = 0.30Tf - 6; కాబట్టి 22 = 0.50Tf.
• అందువల్ల Tf = 44°C; ఊహించినట్లుగా ఇది రెండు ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రతల మధ్య ఉంటుంది.
• cను తొలగిస్తే 16 - 0.20Tf = 0.30Tf - 6; కాబట్టి 22 = 0.50Tf.
• అందువల్ల Tf = 44°C; ఊహించినట్లుగా ఇది రెండు ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రతల మధ్య ఉంటుంది.
Question 13
ప్రశ్న 13
A 0.10 kg metal piece of specific heat capacity 400 J/(kg·K) at 100°C is placed in 0.20 kg of water at 20°C. Take c_water = 4200 J/(kg·K), and neglect heat loss and calorimeter heat capacity. What is the final temperature?
100°C వద్ద ఉన్న 0.10 kg లోహ ముక్క విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం 400 J/(kg·K). దానిని 20°C వద్ద ఉన్న 0.20 kg నీటిలో ఉంచారు. c_water = 4200 J/(kg·K)గా తీసుకొని ఉష్ణ నష్టం మరియు పాత్ర ఉష్ణ సామర్థ్యాన్ని నిర్లక్ష్యం చేయండి. చివరి ఉష్ణోగ్రత ఎంత?
Explanation:
• Energy balance: (0.10)(400)(100 - Tf) = (0.20)(4200)(Tf - 20).
• This gives 40(100 - Tf) = 840(Tf - 20), or 20800 = 880Tf.
• Therefore Tf ≈ 23.6°C; the large heat capacity of the water keeps the final temperature close to 20°C.
• This gives 40(100 - Tf) = 840(Tf - 20), or 20800 = 880Tf.
• Therefore Tf ≈ 23.6°C; the large heat capacity of the water keeps the final temperature close to 20°C.
వివరణ:
• శక్తి సమతుల్యం: (0.10)(400)(100 - Tf) = (0.20)(4200)(Tf - 20).
• దీని నుంచి 40(100 - Tf) = 840(Tf - 20), అంటే 20800 = 880Tf.
• కాబట్టి Tf ≈ 23.6°C; నీటి ఉష్ణ సామర్థ్యం ఎక్కువగా ఉండటం వల్ల చివరి ఉష్ణోగ్రత 20°Cకు దగ్గరగా ఉంటుంది.
• దీని నుంచి 40(100 - Tf) = 840(Tf - 20), అంటే 20800 = 880Tf.
• కాబట్టి Tf ≈ 23.6°C; నీటి ఉష్ణ సామర్థ్యం ఎక్కువగా ఉండటం వల్ల చివరి ఉష్ణోగ్రత 20°Cకు దగ్గరగా ఉంటుంది.
Question 14
ప్రశ్న 14
A 0.20 kg hot solid at 100°C is placed in 0.50 kg of water at 20°C. The final temperature is 24°C. If c_water = 4200 J/(kg·K), find the specific heat capacity of the solid. Neglect heat absorbed by the calorimeter and surroundings.
100°C వద్ద ఉన్న 0.20 kg వేడి ఘన పదార్థాన్ని 20°C వద్ద ఉన్న 0.50 kg నీటిలో ఉంచారు. చివరి ఉష్ణోగ్రత 24°C. c_water = 4200 J/(kg·K) అయితే ఘన పదార్థం విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం ఎంత? పాత్ర మరియు పరిసరాలు గ్రహించే ఉష్ణాన్ని నిర్లక్ష్యం చేయండి.
Explanation:
• Energy balance: heat lost by solid = heat gained by water.
• (0.20)c(100 - 24) = (0.50)(4200)(24 - 20) = 8400 J.
• Thus c = 8400/[0.20 × 76] ≈ 552.6 J/(kg·K), or approximately 553 J/(kg·K).
• (0.20)c(100 - 24) = (0.50)(4200)(24 - 20) = 8400 J.
• Thus c = 8400/[0.20 × 76] ≈ 552.6 J/(kg·K), or approximately 553 J/(kg·K).
వివరణ:
• శక్తి సమతుల్యం: ఘన పదార్థం కోల్పోయిన ఉష్ణం = నీరు పొందిన ఉష్ణం.
• (0.20)c(100 - 24) = (0.50)(4200)(24 - 20) = 8400 J.
• కాబట్టి c = 8400/[0.20 × 76] ≈ 552.6 J/(kg·K), అంటే సుమారు 553 J/(kg·K).
• (0.20)c(100 - 24) = (0.50)(4200)(24 - 20) = 8400 J.
• కాబట్టి c = 8400/[0.20 × 76] ≈ 552.6 J/(kg·K), అంటే సుమారు 553 J/(kg·K).
Question 15
ప్రశ్న 15
0.10 kg of water at 80°C is mixed with 0.20 kg of water at 20°C in an insulated container. What is the final temperature?
80°C వద్ద ఉన్న 0.10 kg నీటిని 20°C వద్ద ఉన్న 0.20 kg నీటితో ఉష్ణ నిరోధిత పాత్రలో కలిపారు. చివరి ఉష్ణోగ్రత ఎంత?
Explanation:
• Energy balance: 0.10c(80 - Tf) = 0.20c(Tf - 20).
• Cancelling c gives 8 - 0.10Tf = 0.20Tf - 4, so 12 = 0.30Tf.
• Therefore Tf = 40°C.
• Cancelling c gives 8 - 0.10Tf = 0.20Tf - 4, so 12 = 0.30Tf.
• Therefore Tf = 40°C.
వివరణ:
• శక్తి సమతుల్యం: 0.10c(80 - Tf) = 0.20c(Tf - 20).
• cను తొలగిస్తే 8 - 0.10Tf = 0.20Tf - 4; కాబట్టి 12 = 0.30Tf.
• అందువల్ల Tf = 40°C.
• cను తొలగిస్తే 8 - 0.10Tf = 0.20Tf - 4; కాబట్టి 12 = 0.30Tf.
• అందువల్ల Tf = 40°C.
Question 16
ప్రశ్న 16
How much water at 80°C must be mixed with 0.30 kg of water at 20°C to obtain a final temperature of 30°C? Assume no heat loss.
20°C వద్ద ఉన్న 0.30 kg నీటితో ఎంత ద్రవ్యరాశి 80°C నీటిని కలిపితే చివరి ఉష్ణోగ్రత 30°C అవుతుంది? ఉష్ణ నష్టం లేదని భావించండి.
Explanation:
• Energy balance: m_hot c(80 - 30) = (0.30)c(30 - 20).
• Cancelling c gives 50m_hot = 3.0, so m_hot = 0.060 kg.
• Thus 60 g of hot water is required under the ideal no-loss assumption.
• Cancelling c gives 50m_hot = 3.0, so m_hot = 0.060 kg.
• Thus 60 g of hot water is required under the ideal no-loss assumption.
వివరణ:
• శక్తి సమతుల్యం: m_hot c(80 - 30) = (0.30)c(30 - 20).
• cను తొలగిస్తే 50m_hot = 3.0; కాబట్టి m_hot = 0.060 kg.
• ఆదర్శ ఉష్ణ నష్టం లేని పరిస్థితిలో 60 g వేడి నీరు అవసరం.
• cను తొలగిస్తే 50m_hot = 3.0; కాబట్టి m_hot = 0.060 kg.
• ఆదర్శ ఉష్ణ నష్టం లేని పరిస్థితిలో 60 g వేడి నీరు అవసరం.
Question 17
ప్రశ్న 17
0.10 kg of water at 80°C is mixed with 0.20 kg of water at 20°C in a calorimeter initially at 20°C. The calorimeter has heat capacity 100 J/K. Take c_water = 4200 J/(kg·K) and neglect heat loss to the surroundings. What is the final temperature?
80°C వద్ద ఉన్న 0.10 kg నీటిని 20°C వద్ద ఉన్న 0.20 kg నీటితో, మొదట 20°C వద్ద ఉన్న ఉష్ణమాపక పాత్రలో కలిపారు. పాత్ర ఉష్ణ సామర్థ్యం 100 J/K. c_water = 4200 J/(kg·K)గా తీసుకొని పరిసరాలకు ఉష్ణ నష్టాన్ని నిర్లక్ష్యం చేయండి. చివరి ఉష్ణోగ్రత ఎంత?
Explanation:
• Energy balance: heat lost by hot water = heat gained by cold water + heat gained by calorimeter.
• (0.10)(4200)(80 - Tf) = (0.20)(4200)(Tf - 20) + 100(Tf - 20).
• Solving gives 420(80 - Tf) = 940(Tf - 20), hence Tf ≈ 38.5°C.
• (0.10)(4200)(80 - Tf) = (0.20)(4200)(Tf - 20) + 100(Tf - 20).
• Solving gives 420(80 - Tf) = 940(Tf - 20), hence Tf ≈ 38.5°C.
వివరణ:
• శక్తి సమతుల్యం: వేడి నీరు కోల్పోయిన ఉష్ణం = చల్లని నీరు పొందిన ఉష్ణం + పాత్ర పొందిన ఉష్ణం.
• (0.10)(4200)(80 - Tf) = (0.20)(4200)(Tf - 20) + 100(Tf - 20).
• పరిష్కరిస్తే 420(80 - Tf) = 940(Tf - 20); అందువల్ల Tf ≈ 38.5°C.
• (0.10)(4200)(80 - Tf) = (0.20)(4200)(Tf - 20) + 100(Tf - 20).
• పరిష్కరిస్తే 420(80 - Tf) = 940(Tf - 20); అందువల్ల Tf ≈ 38.5°C.
Question 18
ప్రశ్న 18
In an insulated mixture of two ordinary substances initially at 20°C and 80°C, with no phase change or internal energy-producing process, which proposed final equilibrium temperature is impossible?
20°C మరియు 80°C ప్రారంభ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఉన్న రెండు సాధారణ పదార్థాలను ఉష్ణ నిరోధిత పరిస్థితిలో కలిపారు. దశ మార్పు లేదా అంతర్గతంగా శక్తిని ఉత్పత్తి చేసే ప్రక్రియ ఏదీ లేదు. క్రింది చివరి సమతుల్య ఉష్ణోగ్రతల్లో ఏది అసాధ్యం?
Explanation:
• In an isolated passive mixture, energy lost by the hotter substance is gained by the colder substance.
• With no phase change or other energy source, the common equilibrium temperature must lie between 20°C and 80°C.
• Therefore 90°C cannot result from simply mixing these two bodies under the stated assumptions.
• With no phase change or other energy source, the common equilibrium temperature must lie between 20°C and 80°C.
• Therefore 90°C cannot result from simply mixing these two bodies under the stated assumptions.
వివరణ:
• ఉష్ణ నిరోధిత సాధారణ మిశ్రమంలో వేడి పదార్థం కోల్పోయిన శక్తిని చల్లని పదార్థం పొందుతుంది.
• దశ మార్పు లేదా ఇతర శక్తి మూలం లేకపోతే ఉమ్మడి సమతుల్య ఉష్ణోగ్రత 20°C మరియు 80°C మధ్య ఉండాలి.
• కాబట్టి ఇచ్చిన పరిస్థితుల్లో కేవలం ఈ రెండు పదార్థాలను కలపడం వల్ల 90°C రావడం అసాధ్యం.
• దశ మార్పు లేదా ఇతర శక్తి మూలం లేకపోతే ఉమ్మడి సమతుల్య ఉష్ణోగ్రత 20°C మరియు 80°C మధ్య ఉండాలి.
• కాబట్టి ఇచ్చిన పరిస్థితుల్లో కేవలం ఈ రెండు పదార్థాలను కలపడం వల్ల 90°C రావడం అసాధ్యం.
Question 19
ప్రశ్న 19
Using the sign convention Q = mc(Tf - Ti), which statement is correct for an ideal hot-body–cold-body mixture?
Q = mc(Tf - Ti) సంకేత పద్ధతిని ఉపయోగించినప్పుడు ఆదర్శ వేడి–చల్లని వస్తువుల మిశ్రమానికి సరైన వాక్యం ఏది?
Explanation:
• For the hot body, Tf < Ti, so ΔT is negative and Q_hot < 0.
• For the cold body, Tf > Ti, so ΔT is positive and Q_cold > 0.
• Conservation of energy in an ideal insulated mixture requires Q_hot + Q_cold = 0.
• For the cold body, Tf > Ti, so ΔT is positive and Q_cold > 0.
• Conservation of energy in an ideal insulated mixture requires Q_hot + Q_cold = 0.
వివరణ:
• వేడి వస్తువుకు Tf < Ti కాబట్టి ΔT ఋణాత్మకం మరియు Q_hot < 0.
• చల్లని వస్తువుకు Tf > Ti కాబట్టి ΔT ధనాత్మకం మరియు Q_cold > 0.
• ఆదర్శ ఉష్ణ నిరోధిత మిశ్రమంలో శక్తి సంరక్షణ ప్రకారం Q_hot + Q_cold = 0.
• చల్లని వస్తువుకు Tf > Ti కాబట్టి ΔT ధనాత్మకం మరియు Q_cold > 0.
• ఆదర్శ ఉష్ణ నిరోధిత మిశ్రమంలో శక్తి సంరక్షణ ప్రకారం Q_hot + Q_cold = 0.
Question 20
ప్రశ్న 20
A 0.50 kg body with specific heat capacity 400 J/(kg·K) at 100°C is placed in thermal contact with a 0.20 kg body of specific heat capacity 1000 J/(kg·K) at 20°C. The system is insulated and no phase change occurs. What is the final equilibrium temperature?
100°C వద్ద ఉన్న 0.50 kg వస్తువు విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం 400 J/(kg·K). దానిని 20°C వద్ద ఉన్న 0.20 kg వస్తువుతో ఉష్ణ సంపర్కంలో ఉంచారు; రెండవ వస్తువు విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం 1000 J/(kg·K). వ్యవస్థ ఉష్ణ నిరోధితమై ఉంది మరియు దశ మార్పు లేదు. చివరి సమతుల్య ఉష్ణోగ్రత ఎంత?
Explanation:
• The heat capacities are C_hot = 0.50 × 400 = 200 J/K and C_cold = 0.20 × 1000 = 200 J/K.
• Energy balance: 200(100 - Tf) = 200(Tf - 20).
• Thus 100 - Tf = Tf - 20, giving 2Tf = 120 and Tf = 60°C.
• Energy balance: 200(100 - Tf) = 200(Tf - 20).
• Thus 100 - Tf = Tf - 20, giving 2Tf = 120 and Tf = 60°C.
వివరణ:
• ఉష్ణ సామర్థ్యాలు C_hot = 0.50 × 400 = 200 J/K మరియు C_cold = 0.20 × 1000 = 200 J/K.
• శక్తి సమతుల్యం: 200(100 - Tf) = 200(Tf - 20).
• కాబట్టి 100 - Tf = Tf - 20; 2Tf = 120 మరియు Tf = 60°C.
• శక్తి సమతుల్యం: 200(100 - Tf) = 200(Tf - 20).
• కాబట్టి 100 - Tf = Tf - 20; 2Tf = 120 మరియు Tf = 60°C.
Answer Key సమాధానాల పట్టిక
-
Question 1 ప్రశ్న 1Answer: B. The heat required to raise the temperature of unit mass of the substance by 1 K సమాధానం: B. పదార్థం యొక్క ఏకక ద్రవ్యరాశి ఉష్ణోగ్రతను 1 K పెంచడానికి అవసరమైన ఉష్ణం
-
Question 2 ప్రశ్న 2Answer || సమాధానం: C. J/(kg·K)
-
Question 3 ప్రశ్న 3Answer || సమాధానం: A. C = mc
-
Question 4 ప్రశ్న 4Answer: D. X undergoes the smaller temperature rise సమాధానం: D. Xలో ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల తక్కువగా ఉంటుంది
-
Question 5 ప్రశ్న 5Answer: B. Water has a relatively high specific heat capacity and can absorb considerable heat with a moderate temperature rise సమాధానం: B. నీటికి సాపేక్షంగా అధిక విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం ఉండటం వల్ల మితమైన ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో గణనీయమైన ఉష్ణాన్ని గ్రహించగలదు
-
Question 6 ప్రశ్న 6Answer || సమాధానం: C. 42 kJ
-
Question 7 ప్రశ్న 7Answer || సమాధానం: A. 40°C
-
Question 8 ప్రశ్న 8Answer || సమాధానం: D. 600 J/(kg·K)
-
Question 9 ప్రశ్న 9Answer || సమాధానం: B. 1500 J/K
-
Question 10 ప్రశ్న 10Answer: C. Magnitude of heat lost by the hot body = magnitude of heat gained by the cold body సమాధానం: C. వేడి వస్తువు కోల్పోయిన ఉష్ణ పరిమాణం = చల్లని వస్తువు పొందిన ఉష్ణ పరిమాణం
-
Question 11 ప్రశ్న 11Answer || సమాధానం: A. 50°C
-
Question 12 ప్రశ్న 12Answer || సమాధానం: D. 44°C
-
Question 13 ప్రశ్న 13Answer || సమాధానం: B. 23.6°C
-
Question 14 ప్రశ్న 14Answer: C. Approximately 553 J/(kg·K) సమాధానం: C. సుమారు 553 J/(kg·K)
-
Question 15 ప్రశ్న 15Answer || సమాధానం: A. 40°C
-
Question 16 ప్రశ్న 16Answer || సమాధానం: D. 0.060 kg
-
Question 17 ప్రశ్న 17Answer: B. Approximately 38.5°C సమాధానం: B. సుమారు 38.5°C
-
Question 18 ప్రశ్న 18Answer || సమాధానం: C. 90°C
-
Question 19 ప్రశ్న 19Answer: B. Q_hot is negative, Q_cold is positive, and Q_hot + Q_cold = 0 సమాధానం: B. Q_hot ఋణాత్మకం, Q_cold ధనాత్మకం మరియు Q_hot + Q_cold = 0
-
Question 20 ప్రశ్న 20Answer || సమాధానం: A. 60°C
