2018 A/L Physics Past Paper · Question 20 (Sinhala Medium)

ගිල්ලුම් තාපකයේ ක්ෂමතාව

ගිල්ලුම් තාපකයක් සවි කර ඇති සම්පූර්ණයෙන් පරිවරණය කරන ලද බොයිලේරුවකට 1×10−21 \times 10^{-2} kg s⁻¹ නියත ශීඝ්‍රතාවකින් 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} හි ඇති ජලය නොකඩවා සපයනු ලැබේ. ජලයේ විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව සහ වාෂ්පීකරණයේ විශිෂ්ට ගුප්ත තාපය පිළිවෙළින් 4.2×1034.2 \times 10^3 J kg⁻¹ °C⁻¹ සහ 2.25×1062.25 \times 10^6 J kg⁻¹ වේ. ජලය සපයන ශීඝ්‍රතාවයෙන්ම 100 ∘C100\ ^\circ\text{C} හි ඇති හුමාලය නිපදවීමට නම්, ගිල්ලුම් තාපකයේ ක්ෂමතාව විය යුත්තේ,

  1. (1) 4.2 kW
  2. (2) 22.5 kW
  3. (3) 26.7 kW
  4. (4) 42.0 kW
  5. (5) 267.0 kW
Answer and explanation

Answer: (3) 26.7 kW

දී ඇති තොරතුරු

අප දන්නා දේ: ජලය m˙=1×10−2 kg s−1\dot m = 1 \times 10^{-2}\ \text{kg s}^{-1} ශීඝ්‍රතාවකින් පැමිණේ.

එය 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} දී පැමිණ 100 ∘C100\ ^\circ\text{C} දී හුමාලය ලෙස පිට වේ.

c=4.2×103 J kg−1 ∘C−1c = 4.2 \times 10^{3}\ \text{J kg}^{-1}\,{}^{\circ}\text{C}^{-1} සහ L=2.25×106 J kg−1L = 2.25 \times 10^{6}\ \text{J kg}^{-1}.

බොයිලේරුව සම්පූර්ණයෙන් පරිවරණය කර ඇත. තාප හානියක් නැත.

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සෙවිය යුත්තේ: ගිල්ලුම් තාපකයේ ක්ෂමතාව PP.

අදාළ න්‍යාය

යම් ද්‍රව්‍යයක ඒකක ස්කන්ධයක උෂ්ණත්වය ඒකකයකින් ඉහළ නැංවීමට සැපයිය යුතු තාප ප්‍රමාණය ඒ ද්‍රව්‍යයේ විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව ලෙස අර්ථ දක්වේ.

තාපාංකයේ පවතින ද්‍රවයක 1 kg ස්කන්ධයක් තාපාංකයේ පවතින වාෂ්පය බවට පත් කිරීමට ලබා දිය යුතු තාප ප්‍රමාණය ඒ ද්‍රවයේ වාෂ්පීකරණයේ විශිෂ්ට ගුප්ත තාපය ලෙස අර්ථ දක්වේ.

අවශ්‍ය සමීකරණ

P1=m˙cΔTP_1 = \dot{m} c \Delta T

P2=m˙LP_2 = \dot{m} L

P=P1+P2P = P_1 + P_2

මෙම ප්‍රශ්නයට යෙදීම

කොටස් දෙකක් ඇත.

පළමුව ජලය 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} සිට 100 ∘C100\ ^\circ\text{C} දක්වා රත් කරන්න.

ඉන්පසු 100 ∘C100\ ^\circ\text{C} දී එය හුමාලය බවට පත් කරන්න.

අපි තත්පරයකට ගණනය කරමු. එබැවින් සෑම ශක්තියක් ම ක්ෂමතාවක් වේ.

තර්කය / ගණනය

4.2×1034.2\times10^3

P1=10−2×4.2×103×100P_1 = 10^{-2}\times4.2\times10^3\times100

P1=4.2 kWP_{1} = 4.2\ \text{kW} ජලය රත් කිරීමට පමණි.

එම ජලය තවමත් හුමාලය බවට පත් විය යුතු ය.

2.25×1042.25\times10^4

P2=10−2×2.25×106P_2 = 10^{-2}\times2.25\times10^6

2.67×1042.67\times10^4

P=4.2×103+2.25×104P = 4.2\times10^3 + 2.25\times10^4

පරීක්ෂා කිරීම

ඒකකය පරීක්ෂා කරමු.

m˙cΔθ\dot m c\Delta\theta: kg s−1×J kg−1 ∘C−1×∘C\text{kg s}^{-1} \times \text{J kg}^{-1}\,{}^{\circ}\text{C}^{-1} \times {}^{\circ}\text{C} මඟින් J s−1\text{J s}^{-1}, එනම් W ලැබේ.

m˙L\dot m L: kg s−1×J kg−1\text{kg s}^{-1} \times \text{J kg}^{-1} මඟින් W ලැබේ.

දෙක ම W වලින් ය. එබැවින් ඒවා එකතු කළ හැකි ය.

mdot∗(c∗dT+L)mdot * (c * dT + L)

පිළිතුර ගැළපේ ද?

හුමාලය බවට පත් කිරීමට 22.5 kW. රත් කිරීමට 4.2 kW පමණි.

ජලය සඳහා LL, c×100c \times 100 ට වඩා බෙහෙවින් විශාල ය. එබැවින් ආසන්න වශයෙන් පස් ගුණයක් වැඩියෙන් අවශ්‍ය ය.

නිගමනය

P=26.7 kWP = 26.7\ \text{kW}

රත් කිරීම: 4.2 kW.

හුමාලය බවට පත් කිරීම: 22.5 kW.

P=4.2+22.5=26.7 kWP = 4.2 + 22.5 = 26.7\ \text{kW}

පිළිතුර වරණ (3).

P = ṁL පමණක්

ජලය 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} දී පැමිණේ.

එබැවින් පළමුව එය 100 ∘C100\ ^\circ\text{C} දක්වා රත් කළ යුතු ය.

P=m˙(cΔθ+L)P = \dot m(c\Delta\theta + L)

ගවේෂණය කරන්න

0 ∘C0\ ^\circ\text{C} හි ඇති ජලය සෑම තත්පරයකම 0.01 kg බැගින් බොයිලේරුවට ගලා එයි.

තාපකය පළමුව එය 100 ∘C100\ ^\circ\text{C} දක්වා රත් කරයි. ඒ සඳහා 4.2 kW අවශ්‍ය ය.

පසුව එය ජලය හුමාලය බවට පත් කරයි. ඒ සඳහා 22.5 kW අවශ්‍ය ය.

මේ දෙක ම නිරතුරුව සිදු වේ. එබැවින් තාපකයට 4.2+22.5=26.74.2 + 22.5 = 26.7 kW අවශ්‍ය ය.

தமிழ் · English