මිශ්‍රණ ක්‍රමයෙන් අයිස්වල විලයනයේ විශිෂ්ට ගුප්ත තාපය සෙවීම
ද්‍රව්‍ය හා උපකරණ
- කැලරි මීටරයක්
- මන්ථයක්
- උෂ්ණත්වමානයක්
- ජලය
- ප්‍රමාණවත් තරම් අයිස්
- පෙරහන් කඩදාසි
- සිව්දඬු තුලාවක්
- රසායනික තුලාවක්
- පඩි පෙට්ටිය
සිද්ධාන්තය
- විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව c1 වූ ලෝහයකින් තනා ඇති ස්කන්ධය m1 වූ කැලරි මීටරය (මන්ථය සහිත)
- θ1 ආරම්භක උෂ්ණත්වයක ඇති ජලය සහිත කැලරි මීටරයේ ස්කන්ධය m2 ද,
- මෙම ජලය තුළට අයිස් දමා මුසු කළ විට මිශ්‍රණයේ අවම උෂ්ණත්වය θ2 ද,
- මිශ්‍රණය සහිත කැලරි මීටරයේ ස්කන්ධය m3 ද,
- ජලයේ විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව cw ද,
- අයිස්වල විලයනයේ විශිෂ්ට ගුප්ත තාපය L ද නම්,
0^\circ C\;\leq\;\theta_2\;\leq\;\theta_1
එවිට, මෙම මුසු කිරීමේ දී පරිසරයෙන් තාප ලාභයක් සිදු නො වූයේ යැයි සැලැකීමෙන්,
අයිස් ලබා ගත් තාපය = කැලරිමීටරය (මන්ථය සමග) සහ ජලයෙන් ඉවත් වූ තාපය
(m_3-m_2)L\;+\;(m_3-m_2)c_w\theta_2\;=\;\lbrack m_1c_1+(m_2-m_1)c_w\rbrack(\theta_1-\theta_2)
ක්‍රමය
- මන්ථය සහිත කැලරිමීටරයේ ස්කන්ධය m1 මැන ගන්න.
- එහි තුනෙන් දෙකක් පමණ ජලයෙන් පුරවා ස්කන්ධය m2 මැන ගන්න.
- එම ජලයේ උෂ්ණත්වය θ1 මැන ගන්න.
- පෙරහන් කඩදාසියක තෙත මාත්තු කළ කුඩා අයිස් කැබලි වරකට එක බැගින් කැලරිමීටරය තුළ ඇති ජලයට දමමින් මන්ථනය කරන්න.
- එක් කැබැල්ලක් මුළුමනින් ම දිය වූ පසු ඊළඟ කැබැල්ල දමන්න.
- අයිස් කැබලි ජලයේ පා වීම වැළැක්වීමට දැල් ගොටු මන්ථයක් භාවිත කරන්න.
- උෂ්ණත්වය සැලකිය යුතු ප්‍රමාණයකින් (50C කින් පමණ) අඩු වූ විට අයිස් කැට දැමීම නතර කොට, මිශ්‍රණය හොඳින් මන්ථනය කර ජලයේ අවම උෂ්ණත්වය θ2 සටහන් කර ගන්න.
- අඩංගු දේ සහිත කැලරිමීටරයේ ස්කන්ධය m3 නැවත කිරා ගන්න.
පාඨාංක හා ගණනය
- මන්ථය සහිත හිස් කැලරිමීටරයේ ස්කන්ධය m1 = —–
- ජලය සහිත කැලරිමීටරයේ ස්කන්ධය m2 = —–
- ජලයේ ආරම්භක උෂ්ණත්වය θ1 = —–
- මිශ්‍රණයේ අවසාන උෂ්ණත්වය θ2 = —–
- කැලරිමීටරය හා අඩංගු දේවල ස්කන්ධය m3 = —–
- කැලරිමීටරය තුළ වූ ජලයේ ස්කන්ධය (m2 – m1 ) = —–
- ද්‍රව වූ අයිස්වල ස්කන්ධය (m3 – m2) = —–
- සිද්ධාන්තයෙහි දැක්වෙන ප්‍රකාශනයෙහි m1 , θ 1, θ 2 ,m2 , m3 , c1 සහ cw සඳහා ආදේශ කොට L ගණනය කරන්න.
සටහන
- අයිස් කැට මුසු කිරීමට පෙර තුෂාර අංකය දළ වශයෙන් සොයා ගැනීම සුදුසු ය.
- එවිට, අවසන් උෂ්ණත්වය තුෂාර අංකය ඉක්මවා අඩු වී කැලරිමීටරය මත තුෂාර තැන්පත් වීමෙන් ඇති විය හැකි දෝෂය වළක්වා ගත හැකි වෙයි.
- කැලරිමීටරයේ ජලයට අයිස් කැට දමා මුසු කිරීමත් සමඟ එහි උෂ්ණත්වය කාමර උෂ්ණත්වයට වඩා අඩු වීමේ දී පරිසරයෙන් තාපය ලබා ගනී.
- කැලරිමීටරය තාප පරිවාරක ද්‍රව්‍යවලින් අවුරා තැබීමෙන්, එමඟින් සිදු වන දෝෂය අවම කර ගත හැකි වෙයි.
- නො එසේ නම් මිශ්‍රණ ක්‍රමවල දී භාවිත වන හානිපූරණ ක්‍රමය භාවිත කළ හැකි ය.
- කැලරිමීටරය කාමර උෂ්ණත්වයෙන් 50C ක්‍ පමණ ඉහළට නංවා එම උෂ්ණත්වය එහි මුල් උෂ්ණත්වය θ1 ලෙස සලකා, අවසන් උෂ්ණත්වය (θ2) කාමර උෂ්ණත්වයට වඩා 50C කින් පහත් වන තෙක් අයිස් කැට මුසු කරන්න.
- එවිට, කාමර උෂ්ණත්වයට 50C ඉහළ උෂ්ණත්වයක දී පරිසරයට හානි වන තාපය, එම උෂ්ණත්වයට 50C පමණ පහළ උෂ්ණත්වයක දී පරිසරයෙන් ලබා ගන්නා තාපය සමඟ හානි පූරණය වීමෙන්, පරිසරයෙන් තාපය ලැබීමේ දෝෂය අවම වේ.
මිශ්‍රණ ක්‍රමයෙන් ජලයේ වාෂ්පීකරණයේ විශිෂ්ට ගුප්ත තාපය සෙවීම
ද්‍රව්‍ය හා උපකරණ
- කැලරිමීටරයක්
- මන්ථයක්
- උෂ්ණත්වමානයක්
- හුමාල ජනකයක්
- හුමාල හබකයක්
- සිව්දඬු /රසායනික තුලාවක්
- පරිවාරක තහඩුවක් (රිජිෆෝම්/ ඇස්බැස්ටෝස්)
- බන්සන් දාහකයක්
- තෙපාවක්
- කම්බි දැලක්
- (0-50) 0C ක උෂ්ණත්වමානයක්
සිද්ධාන්තය
- විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව c1 වූ ලෝහයකින් තනා ඇති ස්කන්ධය m1 වූ කැලරි මීටරයක (මන්ථය සහිත)
- θ1 ආරම්භක උෂ්ණත්වයක ඇති ජලය සහිත කැලරිමීටරයේ ස්කන්ධය m2 ද,
- වියළි හුමාලය යැවූ පසු මිශ්‍රණයේ උපරිම උෂ්ණත්වය θ2 ද,
- කැලරිමීටරය සහිත මිශ්‍රණයේ ස්කන්ධය m3 ද,
- ජලයේ විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව cw ද,
- ජලයේ වාෂ්පීකරණයේ විශිෂ්ට ගුප්ත තාපය L ද නම්,
තාප හානියක් සිදු නොවන්නේ යැයි සලකා,
හුමාලයෙන් පිට කළ තාපය = කැලරිමීටරය (මන්ථය සමග) සහ ජලය ලබා ගත් තාපය
(m_3-m_2)L\;+\;(m_3-m_2)c_w(100-\theta_2)\;=\;\lbrack m_1c_1+(m_2-m_1)c_w\rbrack(\theta_2-\theta_1)\rbrack
ක්‍රමය
- මන්ථය සමග කැලරිමීටරයේ ස්කන්ධය m1 මැන ගන්න.
- කැලරි මීටරයෙහි පරිමාවෙන් තුනෙන් දෙකක් පමණ ජලයෙන් පුරවා නැවත ස්කන්ධය m1 මැන ගන්න. මෙම ජලයේ උෂ්ණත්වය θ1 සටහන් කර ගන්න.
- හුමාල ජනකයෙන් හුමාල හබකය හරහා එහි හුමාලය අඛණ්ඩව නිකුත් වන විට රූපයේ දැක්වෙන ආකාරයට තබා හුමාලය ජල පෘෂ්ඨයේ ගැටීමට සලස්වන්න.
- මිශ්‍රණය හොඳින් මන්ථනය කරමින් එහි උෂ්ණත්වය 100C ක්‍ පමණ ඉහළ ගිය පසු හුමාලය යැවීම නවතන්න.
- මිශ්‍රණය මන්ථනය කර, එය ළඟා වන උපරිම උෂ්ණත්වය θ2 මැන ගන්න.
- මිශ්‍රණය සහිත කැලරිමීටරයේ ස්කන්ධය m3 මැන ගන්න.
පාඨාංක හා ගණනය
- මන්ථය සහිත හිස් කැලරිමීටරයේ ස්කන්ධය m1 = —–
- මන්ථය සහිත කැලරිමීටරය සහ ජලයේ ස්කන්ධය m2 = —–
- මන්ථය සහිත කැලරිමීටරය, ජලය හා ඝනීභවනය වූ හුමාලයේ ස්කන්ධය m3 = —–
- ජලයේ ආරම්භක උෂ්ණත්වය θ1 = —–
- මිශ්‍රණයේ උපරිම උෂ්ණත්වය θ2 = —–
- සිද්ධාන්තයට අනුව ජලයේ වාෂ්පීකරණයේ විශිෂ්ට ගුප්ත තාපය L ට ලැබෙන අගය ගණනය කරන්න.
ප්‍රතිඵල
- ඉහත ගණනයට අනුව ජලයේ වාෂ්පීකරණයේ විශිෂ්ට ගුප්ත තාපය නිර්ණය කරන්න.
සාකච්ඡාව
- ජලයේ වාෂ්පීකරණයේ විශිෂ්ට ගුප්ත තාපය සඳහා ඔබට ලැබුණු අගය දත්ත පොතකින් ලබා ගත් සම්මත අගය හා සසඳන්න.
- එහි ප්‍රතිශත දෝෂය ගණනය කරන්න. හුමාල හබකය හා පරිවාරක තහඩුවක් භාවිත කිරීමේ අවශ්‍යතාව ද සාකච්ඡා කරන්න.
- හුමාල හබකය තුළ දිග විවෘත නළයක් බහා තිබීමටත් හුමාල හබකයේ නළය කැලරිමීටරයේ ඇති ජලය තුළ නොගිල්වීමටත් හේතු සාකච්ඡා කරන්න.
සටහන
- තාප හානිය නිසා ඇති වන දෝෂය අවම කර ගැනීම සඳහා ඔප දමන ලද කැලරිමීටරයක් තාප පරිවාරක ද්‍රව්‍යයකින් වට කර බාහිර භාජනයක් තුළ තැබීම එක්තරා පිළියමක් වේ. මෙහි දී තාප හානිය අවම කිරීමට උත්සාහ කෙරේ.
- එහෙත් හානිපූරණ ක්‍රමය වඩා නිවැරදි ක්‍රමයකි.
- මෙහි දී නියත පරිසර තත්ත්ව යටතේ පරීක්ෂණ සිදු කළ යුතු අතර, තාප හානිය වැළැක්වීමේ උපක්‍රම භාවිත කළ යුතු නොවේ.
- ජලයේ ආරම්භක උෂ්ණත්වය, කාමර උෂ්ණත්වයට වඩා අංශක කිහිපයකින් (50C කින් පමණ) සිසිල් කොට හුමාලය මිශ්‍ර කිරීම ඇරඹිය හැකි ය.
- මිශ්‍රණයේ අවසන් උෂ්ණත්වය කාමර උෂ්ණත්වයට වඩා 50C කින් පමණ වැඩි වන සේ හුමාලය මිශ්‍ර කිරීම පාලනය කළ විට පරීක්ෂණයේ මුල් භාගයේ පරිසරයෙන් ඇති වන තාප ලාභය පරීක්ෂණයේ අවසාන භාගයේ දී පරිසරයට සිදු වන තාප හානියෙන් පූරණය වේ.
- ජලයේ ආරම්භක උෂ්ණත්වය තුෂාර අංකයට වඩා මඳක් ඉහළින් පැවතිය යුතු ය.
- මෙම පරීක්ෂණයේ දී කුඩා හුමාල ප්‍රමාණයක් එකතු වන බැවින් ස්කන්ධය මැනීමේ දී නිරවද්‍යතාව පිළිබඳ විශේෂයෙන් සැලකිලිමත් විය යුතු වේ.
- බොහෝ විට මෙම හානිපූරණ ක්‍රමය තාප හානිය අවම කරන ක්‍රමයක් ලෙස සාවද්‍ය ලෙස හඳුන්වනු ලැබේ.
- මෙහි දී තාප හානිය සිදු වීමට ඉඩ දෙන අතර පරීක්ෂණය තුළ දී වන හානිය පූරණය කිරීම සිදු වේ. මේ නිසා තාප හානිය නිසා සිදු වන දෝෂය අවම වේ.
Results
-
#1. අයිස් කුට්ටි දෙකක් එකිනෙක තෙරපීමේදී එක්වේ. මෙයට වඩාත් සුදුසු හේතුව විය හැක්කේ,
#2. පහත දැක්වෙනුයේ අයිස් වල විලයනයේ විශිෂ්ඨ ගුප්ත තාපය සෙවීමේ පරීක්ෂණයේදී සිදු වූ දෝෂ කිහිපයකි. මෙයින් විලයනයේ විශිෂ්ඨ ගුප්ත තාපයේ අගය වැඩිවීමට හේතු විය හැක්කේ,
A. යොදාගත් අයිස් කැට තුළ වැලිකැට රැඳී තිබීම.
B. 3°C උෂ්ණත්වය 0°C ලෙසද, 96°C උෂ්ණත්වය 100°C ලෙසද දෝෂ සහිතව සටහන් කරන ලද උෂ්ණත්වමානයකින් මිනුම් ලබා ගැනීම.
C. කැලරිමීටරය වටා තුෂාර ඇතිවීම.
#3. ඝන ද්‍රව්‍යයකට නියත සීග්‍රතාවයකින් තාපය සපයන විට එහි උෂ්ණත්වය කාලය සමග විචලනය වන අයුරු රූපයේ පෙන්වා ඇත. එම ද්‍රව්‍යයයේ වාෂ්පීකරණයේ විශිෂ්ට ගුප්ත තාපය (Lv) විලයනයේ විශිෂ්ඨ ගුප්ත තාපය (Lf) මෙන් තුන් ගුණයක් නම් පහත රූපයේ tv/tf අනුපාතය සමාන වනුයේ,
