2021 A/L Physics Past Paper · Question 42 (Sinhala Medium)

Answer: (4) $4\ \text{g}$

දී ඇති තොරතුරු

දී ඇත්තේ:

තඹ බඳුන: $m_c = 2.0\ \text{kg}$, $c_c = 400\ \text{J kg}^{-1}\ \text{K}^{-1}$, ආරම්භයේ $150\ ^\circ\text{C}$.

ජලය: $m_w = 0.1\ \text{kg}$, $c_w = 4000\ \text{J kg}^{-1}\ \text{K}^{-1}$, ආරම්භයේ $25\ ^\circ\text{C}$.

වාෂ්පීකරණයේ විශිෂ්ට ගුප්ත තාපය: $L = 2.5 \times 10^6\ \text{J kg}^{-1}$. පරිසරයට තාප හානියක් නැත.

සෑම අකුරක්ම කුමක් දැක්වේ ද:

$m_c$, $m_w$ ($\text{kg}$): තඹ බඳුනේ ස්කන්ධය සහ ජලයේ ස්කන්ධය.

$c_c$, $c_w$ ($\text{J kg}^{-1}\ \text{K}^{-1}$): තඹවල සහ ජලයේ විශිෂ්ට තාප ධාරිතාව.

$\theta$ ($^\circ\text{C}$): උෂ්ණත්වය.

$L$ ($\text{J kg}^{-1}$): වාෂ්පීකරණයේ විශිෂ්ට ගුප්ත තාපය.

$Q$, $Q_1$, $Q_2$ ($\text{J}$): තාපය. $Q_1$ තඹ ලබා දෙන තාපය. $Q_2$ ජලය $100\ ^\circ\text{C}$ දක්වා රත් කිරීමට යන තාපය.

$m$ ($\text{kg}$): වාෂ්ප වන ජලයේ ස්කන්ධය.

ප්‍රශ්නය අසන්නේ කුමක්ද

සෙවිය යුත්තේ: වාෂ්ප බවට පත්වන ජලයේ ස්කන්ධයයි.

සැලැස්ම: ජලය ටිකක් නටයි. එබැවින් අවසානයේ සියල්ල $100\ ^\circ\text{C}$ හි පවතී. තඹ ලබා දෙන තාපය සොයන්න. ජලය $100\ ^\circ\text{C}$ දක්වා රත් කිරීමට යන තාපය අඩු කරන්න. ඉතිරිය ජලය වාෂ්ප කරයි.

අදාළ න්‍යාය

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

මෙහි දී පරිසරයට සිදුවන තාප හුවමාරුව නොසැලකිය හැකි නම්, තාප හුවමාරුව පිළිබඳ මූලධර්මයට අනුව,

උණුසුම් වස්තුව ලබා දුන් තාපය = සිසිල් වස්තුව ලබා ගත් තාපය

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

$Q = mc\theta$

$Q = mL$

$\text{තඹ ලබා දුන් තාපය} = \text{ජලය ලබා ගත් තාපය}$

මෙම ප්‍රශ්නයට යෙදීම

උදාහරණයක් ලෙස, තාච්චිය රත් වී ඇත්දැයි බැලීමට අම්මා ඒ මතට ජල බිංදු කිහිපයක් ඉසියි.

රත් වූ තාච්චිය තම තාපය බිංදුවලට දෙයි. තාච්චිය ටිකක් සිසිල් වේ.

මුලින්ම ඒ තාපය බිංදු $100\ ^\circ\text{C}$ දක්වා රත් කරයි.

ඉන්පසු ඉතිරි තාපය බිංදු කිහිපයක් හුමාලය බවට පත් කරයි. හඬක් ඇසේ, හුමාලය නැඟේ.

ඉතිරි තාපය ටිකක් නම් හැදෙන්නේ හුමාලය ටිකක් පමණි. අනෙක් බිංදු උණු ජලය ලෙස තාච්චියේ රැඳේ.

$$m = \dfrac{Q_1 - Q_2}{L}$$

වචනවලින්: වාෂ්ප වන ස්කන්ධය = ඉතිරි තාපය ÷ කිලෝග්‍රෑම් එකක් වාෂ්ප කිරීමට අවශ්‍ය තාපය.

$40000$

$Q_1 = 2.0 \times 400 \times (150 - 100)$

$30000$

$Q_2 = 0.1 \times 4000 \times (100 - 25)$

$10000$

$Q_1 - Q_2 = 40000 - 30000$

$0.004$

$m = \dfrac{10000}{2.5 \times 10^6}$

$\dfrac{\text{J}}{\text{J kg}^{-1}} = \text{kg}$. එබැවින් $m = 0.004\ \text{kg} = 4\ \text{g}$.

තර්කය / ගණනය

තඹ $40\,000\ \text{J}$ ලබා දෙයි. ජලය රත් කිරීමට $30\,000\ \text{J}$ යයි.

ඉතිරි $10\,000\ \text{J}$ මගින් ජලය $4\ \text{g}$ ක් වාෂ්ප වේ. පිළිතුර (4) යි.

පරීක්ෂා කිරීම

$(a * b * c - d * e * f) / l$

අර්ථවත් ද?

ජලය $100\ ^\circ\text{C}$ ට ගෙන ඒමට අවශ්‍ය ($30\,000\ \text{J}$) ප්‍රමාණයට වඩා තාපයක් ($40\,000\ \text{J}$) තඹ සතුව ඇත. එබැවින් ජලය ටිකක් නැටිය යුතුය.

$100\ \text{g}$ න් වාෂ්ප වන්නේ $4\ \text{g}$ පමණි. එබැවින් ජලය ඉතිරි වේ. අවසාන උෂ්ණත්වය $100\ ^\circ\text{C}$ වීම නිවැරදි ය.

නිගමනය

$m = \dfrac{m_c c_c (150 - 100) - m_w c_w (100 - 25)}{L} = 4\ \text{g}$

ඉතිරි තාපය $= 40\,000 - 30\,000 = 10\,000\ \text{J}$.

$m = \dfrac{10\,000}{2.5 \times 10^6} = 0.004\ \text{kg} = 4\ \text{g}$. පිළිතුර (4) යි.

උණුසුම් වස්තුවක් ජලය ටිකක් නටවන විට අවසාන උෂ්ණත්වය තාපාංකය වන $100\ ^\circ\text{C}$ වේ.

පළමුව ජලය $100\ ^\circ\text{C}$ දක්වා රත් කරන්න. ඉන්පසු ඉතිරි වන තාපය පමණක් ජලය වාෂ්ප කරයි.

විභාග ඉඟිය