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

அமிழ்ப்பு வெப்பமாக்கியின் வலு

ஓர் அமிழ்ப்பு வெப்பமாக்கி பொருத்தப்பட்ட ஒரு முழுமையாகக் காவலிடப்பட்ட கொதிகலத்தினுள்ளே 1×10−21 \times 10^{-2} kg s⁻¹ என்ற மாறா வீதத்தில் 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} இல் உள்ள நீர் தொடர்ச்சியாக வழங்கப்படுகின்றது. நீரின் தன்வெப்பக் கொள்ளளவும் ஆவியாக்கலின் தன் மறை வெப்பமும் முறையே 4.2×1034.2 \times 10^3 J kg⁻¹ °C⁻¹, 2.25×1062.25 \times 10^6 J kg⁻¹ ஆகும். நீரின் அதே வழங்கல் வீதத்தில் 100 ∘C100\ ^\circ\text{C} இல் உள்ள கொதிநீராவி உண்டாக்கப்பட வேண்டுமெனின், அமிழ்ப்பு வெப்பமாக்கியின் வலு

  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

தரப்பட்ட தகவல்கள்

எமக்குத் தெரிந்தவை: நீர் m˙=1×10−2 kg s−1\dot m = 1 \times 10^{-2}\ \text{kg s}^{-1} வீதத்தில் வருகிறது.

அது 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} இல் வந்து 100 ∘C100\ ^\circ\text{C} இல் கொதிநீராவியாக வெளியேறுகிறது.

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

கொதிகலம் முழுமையாகக் காவலிடப்பட்டுள்ளது. வெப்ப இழப்பு இல்லை.

வினா என்ன கேட்கிறது

கண்டுபிடிக்க வேண்டியது: அமிழ்ப்பு வெப்பமாக்கியின் வலு PP.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

ஓரலகு திணிவுள்ள பதார்த்தம் ஒன்றின் வெப்பநிலையை 1∘C1^\circ\text{C} (1 K) இனூடு உயர்த்துவதற்குத் தேவையான வெப்பத்தின் அளவானது அப்பதார்த்தத்தின் தன்வெப்பக்கொள்ளளவு என வரையறுக்கப்படும்.

1kg திணிவுள்ள பதார்த்தத்தைத் திரவநிலையிலிருந்து வெப்பநிலைமாறாமல் (அதன் கொதிநிலையில்) ஆவிநிலைக்கு மாற்றுவதற்குத் தேவையான வெப்பசக்தி, அப்பதார்த்தத்தின் ஆவியாதலின் தன் மறை வெப்பம் எனப்படும்.

தேவையான சமன்பாடுகள்

P1=m˙cΔTP_1 = \dot{m} c \Delta T

P2=m˙LP_2 = \dot{m} L

P=P1+P2P = P_1 + P_2

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

இரண்டு பகுதிகள் உள்ளன.

முதலில் நீரை 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} இலிருந்து 100 ∘C100\ ^\circ\text{C} இற்கு வெப்பமேற்றுக.

பின் 100 ∘C100\ ^\circ\text{C} இல் அதைக் கொதிநீராவியாக்குக.

ஒவ்வொரு செக்கனுக்கும் கணிக்கிறோம். ஆகவே ஒவ்வொரு சக்தியும் ஒரு வலு ஆகிறது.

காரணம் / கணக்கீடு

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} நீரை வெப்பமேற்ற மட்டுமே.

அதே நீர் இன்னும் கொதிநீராவியாக வேண்டும்.

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

சரிபார்ப்பு

அலகைச் சரிபார்ப்போம்.

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} தருவது J s−1\text{J s}^{-1}, அதாவது W.

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

இரண்டும் W இல் உள்ளன. ஆகவே அவற்றைக் கூட்டலாம்.

mdot∗(c∗dT+L)mdot * (c * dT + L)

விடை பொருத்தமானதா?

கொதிநீராவியாக்க 22.5 kW. வெப்பமேற்ற 4.2 kW மட்டுமே.

நீருக்கு LL, c×100c \times 100 இலும் மிகப் பெரியது. ஆகவே ஏறத்தாழ ஐந்து மடங்கு அதிகம் தேவை.

முடிவு

P=26.7 kWP = 26.7\ \text{kW}

வெப்பமேற்றல்: 4.2 kW.

கொதிநீராவியாக்கல்: 22.5 kW.

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

விடை தெரிவு (3).

P = ṁL மட்டும்

நீர் 0 ∘C0\ ^\circ\text{C} இல் வருகிறது.

ஆகவே முதலில் அதை 100 ∘C100\ ^\circ\text{C} இற்கு வெப்பமேற்ற வேண்டும்.

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

ஆராய்க

0 ∘C0\ ^\circ\text{C} இல் உள்ள நீர் ஒவ்வொரு செக்கனும் 0.01 kg ஆகக் கொதிகலத்தினுள் வருகிறது.

வெப்பமாக்கி முதலில் அதை 100 ∘C100\ ^\circ\text{C} இற்கு வெப்பமேற்றுகிறது. அதற்கு 4.2 kW தேவை.

பின் அது நீரைக் கொதிநீராவியாக்குகிறது. அதற்கு 22.5 kW தேவை.

இரண்டும் எப்போதும் நடக்கின்றன. ஆகவே வெப்பமாக்கிக்கு 4.2+22.5=26.74.2 + 22.5 = 26.7 kW தேவை.

සිංහල · English