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

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

தரப்பட்ட தகவல்கள்

தரப்பட்டவை:

செப்புப் பாத்திரம்: $m_c = 2.0\ \text{kg}$, $c_c = 400\ \text{J kg}^{-1}\ \text{K}^{-1}$, ஆரம்பத்தில் $150\ ^\circ\text{C}$.

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

ஆவியாதலின் தன் மறை வெப்பம்: $L = 2.5 \times 10^6\ \text{J kg}^{-1}$. சுற்றாடலுக்கு வெப்பம் இழக்கப்படுவதில்லை.

ஒவ்வோர் எழுத்தும் எதைக் குறிக்கிறது:

$m_c$, $m_w$ ($\text{kg}$): செப்புப் பாத்திரத்தின் திணிவும் நீரின் திணிவும்.

$c_c$, $c_w$ ($\text{J kg}^{-1}\ \text{K}^{-1}$): செம்பினதும் நீரினதும் தன்வெப்பக் கொள்ளளவு.

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

$L$ ($\text{J kg}^{-1}$): ஆவியாதலின் தன் மறை வெப்பம்.

$Q$, $Q_1$, $Q_2$ ($\text{J}$): வெப்பம். $Q_1$ செம்பு இழக்கும் வெப்பம். $Q_2$ நீரை $100\ ^\circ\text{C}$ இற்கு வெப்பமாக்கத் தேவையான வெப்பம்.

$m$ ($\text{kg}$): ஆவியாகும் நீரின் திணிவு.

வினா என்ன கேட்கிறது

காண வேண்டியது: ஆவியாக மாறும் நீரின் திணிவு.

திட்டம்: சிறிது நீர் கொதிக்கிறது. எனவே இறுதியில் எல்லாம் $100\ ^\circ\text{C}$ இல் இருக்கும். செம்பு தரும் வெப்பத்தைக் காண்க. நீரை $100\ ^\circ\text{C}$ இற்கு வெப்பமாக்கத் தேவையான வெப்பத்தைக் கழிக்க. எஞ்சியது நீரை ஆவியாக்கும்.

தொடர்புடைய கோட்பாடு

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

சூடான பொருளிலிருந்து இழக்கப்பட்ட வெப்பம் = குளிரான பொருள்பெற்ற வெப்பம்.

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

தேவையான சமன்பாடுகள்

$Q = mc\theta$

$Q = mL$

$\text{செம்பு இழந்த வெப்பம்} = \text{நீர் பெற்ற வெப்பம்}$

வினாவுடன் தொடர்புபடுத்தல்

உதாரணமாக, தோசைக் கல் தயாரா என்று பார்க்க அம்மா அதன் மேல் சில நீர்த்துளிகளைத் தெளிக்கிறார்.

சூடான கல் தன் வெப்பத்தைத் துளிகளுக்குத் தருகிறது. கல் சற்றுக் குளிர்கிறது.

முதலில் அந்த வெப்பம் துளிகளை $100\ ^\circ\text{C}$ வரை சூடாக்குகிறது.

பின்னர் எஞ்சிய வெப்பம் சில துளிகளை நீராவியாக்குகிறது. சீறும் ஒலி கேட்கிறது, நீராவி எழுகிறது.

எஞ்சிய வெப்பம் சிறிது என்றால் சிறிதளவு நீராவியே உண்டாகும். மற்றத் துளிகள் சூடான நீராகக் கல்லில் இருக்கும்.

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

சொற்களில்: ஆவியாகும் திணிவு = எஞ்சிய வெப்பம் ÷ ஒரு கிலோகிராம் ஆவியாகத் தேவையான வெப்பம்.

$40000$

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

$30000$

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

$10000$

$Q_1 - Q_2 = 40000 - 30000$

$0.004$

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

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

காரணம் / கணக்கீடு

செம்பு $40\,000\ \text{J}$ தருகிறது. நீரை வெப்பமாக்க $30\,000\ \text{J}$ செல்கிறது.

எஞ்சிய $10\,000\ \text{J}$ ஆனது $4\ \text{g}$ நீரை ஆவியாக்குகிறது. விடை (4).

சரிபார்ப்பு

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

விடை பொருத்தமானதா?

நீர் $100\ ^\circ\text{C}$ ஐ அடையத் தேவையானதை ($30\,000\ \text{J}$) விடச் செம்பிடம் அதிக வெப்பம் ($40\,000\ \text{J}$) உண்டு. எனவே சிறிது நீர் கொதிக்க வேண்டும்.

$100\ \text{g}$ இல் $4\ \text{g}$ மட்டுமே ஆவியாகிறது. எனவே நீர் எஞ்சுகிறது. இறுதி வெப்பநிலை $100\ ^\circ\text{C}$ என்பது சரி.

முடிவு

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

எஞ்சும் வெப்பம் $= 40\,000 - 30\,000 = 10\,000\ \text{J}$.

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

சூடான பொருள் சிறிது நீரைக் கொதிக்கச் செய்யும்போது இறுதி வெப்பநிலை கொதிநிலையான $100\ ^\circ\text{C}$ ஆகும்.

முதலில் நீரை $100\ ^\circ\text{C}$ இற்கு வெப்பமாக்குக. அதன் பின் எஞ்சும் வெப்பம் மட்டுமே நீரை ஆவியாக்கும்.

பரீட்சைக் குறிப்பு