04.05.01 – තාප හුවමාරුව සහ මිශ්‍රණ ක්‍රමය

0
365

තාපමිතිය

  • තාපය මැනීම තාපමිතිය යි.
  • තාපය අවශෝෂණය කරගෙන පරමාණු වල අභ්‍යන්තර ශක්තිය වැඩිවේ.
  • එහි දී මැන ගත හැකි වන ලෙස ඉහළ යන රාශිය උෂ්ණත්වයයි.
  • මේ නිසා වස්තුවක සිදු වූ උෂ්ණත්ව වැඩි වීම මැන ගැනීම මගින් එයට සැපයූ තාප ශක්තිය ගණනය කර ගත හැකිය .

තාප ධාරිතාවය (C)

  • කිසියම් වස්තුවක උෂ්ණත්වය ඒකකයකින් ඉහළ නැංවීම සඳහා සපයා දිය යුතු තාප ශක්ති ප්‍රමාණය තාප ධාරිතාවයි. (J oC-1 හෝ J K-1)
  • උෂ්ණත්වය ඒකකයකින් නැංවීම සඳහා අවශ්‍ය තාප ප්‍රමාණය C බැවින් උෂ්ණත්වය θ නැංවීම සඳහා අවශ්‍ය තාපය  Q වේ,

Q=C θ

එකම ද්‍රව්‍යයෙන් සාදා ඇති වුවද වස්තුවේ ප්‍රමාණය වෙනස් වීමේ දී වීමේ දී තාප ධාරිතාව වෙනස් වේ.

විශිෂ්ඨ තාප ධාරිතාව (C)

යම්කිසි ද්‍රව්‍යයක එකක ස්කන්ධයක උෂ්ණත්වය ඒකකයකින් වැඩි කිරීම සඳහා සපයා දිය යුතු තාප ප්‍රමාණය එම ද්‍රව්‍යයේ විශිෂ්ඨ තාප ධාරිතාව යි. (J oC-1 kg-1 / J K-1 kg-1)

  • විශිෂ්ඨ තාප ධාරිතාවය අගය දී ඇති ද්‍රව්‍යයට ආවේණික වේ.
  • දී ඇති ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණය මත රඳා නො පවතී.
  • m ස්කන්ධයක θ උෂ්ණත්වයකින් වැඩි කිරීම සඳහා ලබා දිය යුතු තාප ප්‍රමාණය Q වේ,

Q=m c θ

මවුලික තාප ධාරිතාව (c)

යම් ද්‍රව්‍යයක මවුල එකක උෂ්ණත්වය ඒක එකකින් වැඩි කිරීම සඳහා සැපයිය යුතු තාප ප්‍රමාණය මවුලික තාප ධාරිතාව යි.

මවුල n සංඛ්‍යාවක උෂ්ණත්වය θ ප්‍රමාණයකින් වැඩි කිරීම සඳහා අවශ්‍ය තාප ප්‍රමාණය Q නම,

Q = n c θ

ඉහත සමීකරණ සැසඳූ විට,

m c=C ට අනුරූප ව, n c=C ද වේ.

මිශ්‍රණ නියම

  • උෂ්ණත්වය වෙනස් ද්‍රව්‍ය මිශ්‍ර කිරීම පිළිබඳ ව මෙහි දී අධ්‍යනය කෙරේ.
  • වෙනස් උෂ්ණත්වවල පවතින ද්‍රව දෙකක් එකිනෙක මිශ්‍ර කල විට ඒවා අතර තාප හුවමාරු වීමෙන් පොදු උෂ්ණත්වයකට පැමිණේ.
  • එහිදී එක් ද්‍රව්‍යයකින් තාපය පිට කිරීම මගින් උෂ්ණත්වය අඩු කර ගන්නා අතර අනෙක් ද්‍රව්‍යයට එම තාපය ලැබීමෙන් උෂ්ණත්වය ඉහළ යයි.
  • බාහිර පරිසරය සමග තාප හුවමාරුවක් සිදු නොවේ යැයි සැලකූ විට ශක්ති සංස්ථිති නියමයට අනුව එක් ද්‍රව්‍යයකින් පිටකරන තාප ප්‍රමාණය අනෙක් ද්‍රව්‍ය මගින් අවශෝෂණය කරන තාප ප්‍රමාණයට සමාන වේ.

අවස්ථා විපර්යාසයක් සිදුවන විටදී මිශ්‍රණ නියම යෙදීම

  • 0oC උෂ්ණත්වයේ විශාල අයිස් කුට්ටියක් මතට θ උෂ්ණත්වය දක්වා රත් කරන ලද ජලය කුඩා m ස්කන්ධයක් එක් කරන අවස්ථාවක් සලකමු.
  • එහිදී උණු ජලය තාපය පිටකර සිසිල් වුවද අයිස් කුට්ටිය උෂ්ණත්වය ඉහළ යන්නේ නැත.
  • සිදු වන්නේ කිසියම් අයිස් ස්කන්ධයක් දිය වී යාම පමණි.
  • අවසානයේ දී අයිස් ඉතිරි වන බැවින් පද්ධතියේ පොදු උෂ්ණත්වය 0oC ම වේ.

මිශ්‍රණ ක්‍රමයෙන් ඝන ද්‍රව්‍යයක විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව සෙවීම

ද්‍රව්‍ය හා උපකරණ

  • කැලරිමීටරයක්
  • කැකෑරුම් නළයක්
  • ඊයම් මූනිස්සම් ප්‍රමාණයක්
  • (0 -100 0C) ක් උෂ්ණත්වමානයක්
  • ජල තාපකයක්
  • තෙපාවක්
  • කම්බි දැලක්
  • තෙදඬු තුලාවක්
  • (0 – 50 0C) ද ක්‍ උෂ්ණත්වමානයක්
  • ප්‍රමාණවත් තරම් ජලය
  • මන්ථයක්

සිද්ධාන්තය

උණුසුම් ද්‍රව්‍යයක් හා සිසිල් ද්‍රව්‍යයක් මිශ්‍ර කළ විට පරිසරයට තාප හානියක් සිදු නො වන්නේ නම්,

උණුසුම් ද්‍රව්‍යයෙන් ඉවත් වූ තාප ප්‍රමාණය, සිසිල් ද්‍රව්‍යය ලබා ගත් තාප ප්‍රමාණයට සමාන වේ.

උක්ත පරීක්ෂණයේ දී,

  • හිස් කැලරිමීටරයේ හා මන්ථයේ ස්කන්ධය m1 ද,
  • ජලය සහිත කැලරිමීටරයේ ස්කන්ධය m2 ද,
  • එම ජලයේ ආරම්භක උෂ්ණත්වය θ1 ද,
  • රත් කළ ඊයම් මූනිස්සම්වල උෂ්ණත්වය θ2 ද,
  • මිශ්‍රණයේ උපරිම උෂ්ණත්වය θ3 ද,
  • කැලරිමීටරය සහ මිශ්‍රණයේ ස්කන්ධය m3 ද,
  • කැලරිමීටර ද්‍රව්‍යයේ විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව c1 ද,
  • ජලයේ විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව c2 ද,
  • ඊයම් මූනිස්සම්වල විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව c3 ද නම්,

ඉහත මූලධර්මය අනුව,

ඊයම් මූනිස්සම්වලින් ඉවත් වූ තාපය = ජලය ලබා ගත් තාපය + කැලරිමීටරය ලබා ගත් තාපය

ක්‍රමය

  • මන්ථය සමග හිස් කැලරිමීටරයේ ස්කන්ධය m1 මැන ගන්න.
  • කැලරිමීටරය අඩක් පමණ සිසිල් ජලයෙන් පුරවා නැවතත් ස්කන්ධය m2 මැන ගන්න.
  • මෙම අවස්ථාවේදී සිසිල් ජලයේ උෂ්ණත්වය θ1 ද මැන ගන්න. (එය පද්ධතියේ ආරම්භක උෂ්ණත්වයයි.)
  • විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව c3 සෙවීමට අවශ්‍ය ඝන ද්‍රව්‍යය (ඊයම් මූනිස්සම්) කැකෑරුම් නළය තුළට දමා, ජල තාපකය ආධාරයෙන් රත් කරන්න.
  • ජලය නටන තුරු රත් කර ඊයම් මූනිස්සම්වල උෂ්ණත්වය θ2 නියත අගයකට පත් වූ පසු එය සටහන් කර ගෙන ඊයම් මූනිස්සම් ඉතා ඉක්මනින් කැලරිමීටරය තුළ වූ ජලයට දමන්න.
  • මිශ්‍රණය හොඳින් මන්ථනය කර, එහි උපරිම උෂ්ණත්වය θ3 සටහන් කර ගන්න.
  • මේ සඳහා (0-500C) ක්‍ උෂ්ණත්වමානය භාවිත කරන්න.
  • කැලරිමීටරය හා එහි අඩංගු දේවල ස්කන්ධය m3 මැන ගන්න.

පාඨාංක හා ගණනය

  • කැලරිමීටරයේ හා මන්ථයේ ස්කන්ධය m1 =  —–
  • කැලරිමීටරය, මන්ථය හා ජලයේ ස්කන්ධය m2 =  —–
  • ජලයේ ආරම්භක උෂ්ණත්වය θ1  =  —–
  • ඊයම් මූනිස්සම්වල උෂ්ණත්වය θ2  =  —–
  • මිශ්‍රණයේ උපරිම උෂ්ණත්වය θ3 =  —–
  • කැලරිමීටරය සහ එහි අඩංගු දේවල ස්කන්ධය m3 =  —–
  • ඉහත සිද්ධාන්තයට අනුව, ඊයම් මූනිස්සම්වල විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව ගණනය කරන්න.
  • ගණනයේ දී කැලරිමීටර ලෝහයේ සහ ජලයේ විශිෂ්ට තාප ධාරිතා සඳහා සම්මත අගයන් භාවිත කරන්න.

නිගමනය

  • ගණනයෙන් ලැබුණ අගය ඊයම් මූනිස්සම්වල විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව ලෙස නිගමනය කරන්න.

සාකච්ඡාව

  • ඊයම්වල විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව, සම්මත දත්ත පොතකින් ලබා ගෙන ඔබට ලැබුණු අගය භාවිත කර ප්‍රතිශත දෝෂය ගණනය කරන්න.
  • තාප හානිය නිසා ඇති විය හැකි දෝෂ සහ ඒවාට පිළියම් යෙදිය හැකි ආකාර සාකච්ඡා කරන්න.

සටහන

  • කැලරිමීටරය, බාහිර ආවරණය සමඟ ඊයම් මූනිස්සම් රත් කරන ස්ථානය වෙත රැගෙන යන්න.
  • එසේ නැත හොත් ජල තාපකයත්, කැලරිමීටරයත් අතර තාප පරිවාරක බාධකයක් තබන්න.
  • ඊයම් මූනිස්සම් කැලරිමීටරයට මාරු කරන අවස්ථාවේ දී ජලය ඉවතට විසිරී නොයන පරිදි සිදු කළ යුතු අතර, උෂ්ණත්වමාන පාඨාංකය ඉතා සැලකිල්ලෙන් නිරීක්ෂණය කළ යුතු ය. ඊයම් හොඳ සන්නායකයක් බැවින් මිශ්‍රණය සුළු කාලයක් තුළ දී උපරිම උෂ්ණත්වයට ළඟා වේ.
  • මේ ක්‍රමයෙන් ද්‍රවයක විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව සෙවීමේ දී, ඉහත පරීක්ෂණය ම අනුගමනය කරමින් ජලය වෙනුවට විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව සෙවිය යුතු ද්‍රවයත්, විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව දන්නා ද්‍රව්‍යයකුත් යොදා ගැනීමෙන් ද්‍රවයේ විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව නිර්ණය කළ හැකි ය.
  • කැලරිමීටරයට යොදා ගත් ජල ප්‍රමාණයට රත් කළ මූනිස්සම් එකතු කළ විට, මිශ්‍රණයේ උෂ්ණත්වය 100C ක්‍ කින් පමණ ඉහළ යන පරිදි ඊයම් මූනිස්සම් ප්‍රමාණයත් පූර්ව පරීක්ෂණයකින් තෝරා ගත යුතු ය.
  • රත් කළ ඊයම් මූනිස්සම් දැමීමට පෙර ජලයේ සහ කැලරිමීටරයේ ආරම්භක උෂ්ණත්වය, කාමර උෂ්ණත්වයෙන් 50C  ක් පමණ පහළ උෂ්ණත්වයකට අඩු කර එම අගය සටහන් කර ගෙන, ඊයම් මූනිස්සම් හෙළීම කළ යුතු ය.
  • මෙහි දී මිශ්‍රණයේ අවසාන උෂ්ණත්වය කාමර උෂ්ණත්වයෙන් 50C ක් පමණ ඉහළ යන බැවින් පරීක්ෂණය මුල් භාගයේ දී පරිසරයෙන් ලැබූ තාපය, පරීක්ෂණයේ අවසාන භාගයේ දී පරිසරයට හානි වූ තාපයට සමාන වීමෙන් හානි පූරණයක් සිදු වන බැවින් තාප හානිය නිසා සිදු වන දෝෂය අවම වේ.
  • මෙහි දී ජලයේ ආරම්භක උෂ්ණත්වය තුෂාර අංකයට වඩා මඳක් ඉහළින් පවතින පරිදි සිදු කිරීමට වග බලා ගත යුතු ය.

Video Links:

Results

#1. අරය r වූ ද විශිෂ්ට තාප ධාරිතාවය s වූ ද ලෝහ ගෝලයක් කේන්ද්‍රය හරහා යන අක්ෂයක් වටා තත්පරයට n වට සංඛ්‍යාවකින් භ්‍රමණය වෙමින් තිබියදී හදිසියේම නතර කෙරිණි. එහි තිබූ ශක්තියෙන් 50% ක් එහි උෂ්ණත්ව නැග්ම සඳහා වැය වුණි නම් ගෝලයේ උෂ්ණත්ව නැග්ම වන්නේ,

#2. A හා B නම් සම ස්කන්ධ, ද්‍රව පරිමා සාම්පල දෙකක් පිළිවෙලින් 12°C හා 19°C යන උෂ්ණත්ව වල පවතී. එම ද්‍රව පරිමා දෙවර්ගය මිශ්‍ර කලවිට, මිශ්‍රණයේ අවසන් උපරිම උෂ්ණත්වය 16°C විය. A හා B හි විශිෂ්ට තාප ධාරිතා අතර අනුපාතය වන්නේ,

#3. මිශ්‍රණ ක්‍රමය මගින් වස්තුවක විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව සොයන පරීක්ෂණයේදී 100°C ට රත් කරන ලද ඊයම් මූනිස්සම් කැලරි මීටරයකට එකතු කිරීම සිදු කරන ලදී. පරීක්ෂණය පිළිබඳ අසත්‍ය වනුයේ,

A - ඊයම් මූනිස්සම් 100°C ට රත්කිරීමට හුමාල හබකය භාවිත වේ.
B - එදින තුෂාර අංකය 24°C හා කාමර උෂ්ණත්වය 30°C නම් පරීක්ෂණය 25°C න් ආරම්භ කර 32°C වලින් අවසන් කළ යුතුය.
C - ඔප දැමූ කැලරි මීටරයක් භාවිතයෙන් සන්නයනයෙන් සිදුවන තාප හානිය වළක්වා ගත හැක.

#4. 35 kg බර විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව 3600 J kg-1 K-1 වන පලතුරු ඇසුරුමක් තිරසට 30° ක් ආනත 7.6 m දිගැති රළු ආනත තලයක් දිගේ නිශ්චලතාවයෙන් ආරම්භ වී පහළට තල්ලු වී යයි. ආනත තලය පාමුලදී එහි ප්‍රවේගය 2 ms-1 වේ. පලතුරු ඇසුරුම ආනත තලය පාමුළට ළඟාවන විට එය ලක් වන උෂ්ණත්ව වෙනස කොපමණද?

#5. තාප ධාරිතාවය නොගිණිය හැකි බඳුනක ඇති ද්‍රවයක් ඒකාකාර සීග්‍රතාවයකින් තාපය සපයමින් රත් කරන විට එය වාෂ්පීකරණයට මොහොතකට පෙර උෂ්ණත්වය වැඩිවීමේ ශීග්‍රතාවය 4°C min-1 වේ. තාපාංකය ට පත් වූ පසු 40 min තුලදී ද්‍රවය සම්පූර්ණයෙන්ම වාෂ්ප විය. ද්‍රවයේ විශිෂ්ට තාප ධාරිතාවය හා එහි වාෂ්පීකරණයේ විශිෂ්ට ගුප්ත තාපය අතර අනුපාතය වන්නේ,

finish

ඔබේ අදහස් හා ප්‍රශ්න ඇතුළත් කරන්න.