Muatan Haba Tentu – Soalan-soalan Pengiraan

by

Apabila 2 objek/bahan bersentuhan, akan terjadinya pengaliran tenaga haba bersih  dari objek/bahan bersuhu lebih tinggi ke objek/bahan bersuhu lebih rendah.

Jika kita membuat anggapan bahawa tidak ada kehilangan tenaga haba ke sekitarnya, maka

Kehilangan tenaga haba= Keuntungan tenaga haba

Contoh

Satu bongkah aluminium berjisim 0.5kg dengan suhu 100°C diletakkan ke dalam air berjisim 1.0kg dengan suhu 20°C. Dengan mengandaikan bahawa tiada tenaga haba yang hilang ke persekitaran, berapakah suhu terakhir aluminium dan air ketika mereka mencapai suhu yang sama? [Muatan haba tertentu air adalah 4200Jkg-1K-1 dan muatan haba tertentu aluminium ialah 900 Jkg-1K-1]

Jawapan:
Katakan suhu akhir bagi bongkah aluminium dan air = θ

Bagi aluminium,
m1 = 0.5 kg
c1 = 900 Jkg-1K-1
∆θ1 = 100 °C – θ

Bagi air,
m2 = 1.0kg
c2 = 4200 Jkg-1K-1
∆θ2 = θ – 20 °C

Contoh

Berapakah suhu air yang akan dicapai jika 50g air dengan 0°C ditambah ke dalam 250 g air dengan 90°C?

[Muatan haba tertentu air ialah 4200Jkg-1K-1]

Jawapan:
Bagi air pada suhu 90 °C,
m1 = 250g
c1 = c2 = c
∆θ1 = 90 °C – θ

Bagi air pada suhu 0 °C,
m2 = 50g
∆θ2 = θ – 0 °C = θ

Contoh
Berapa banyak air pada suhu 10°C diperlukan untuk menyejukkan 500g air pada suhu 90 ° C kepada suhu 30°C?

Jawapan:
Bagi air pada suhu 90 °C,
m1 = 500g
c1 = c2 = c
∆θ1 = 90 – 30 = 60 °C

Bagi air pada suhu 10 °C,
m2 = ?
∆θ2 = 30 – 10 = 20 °C

Perubahan Tenaga

Tenaga Keupayaan ↔ Tenaga Haba

Apabila satu objek jatuh daripada kedudukan tinggi, tenaga keupayaan yang dimiliki oleh objek itu boleh berubah kepada tenaga haba.

Jika kita membuat anggapan bahawa tidak ada kehilangan tenaga haba ke sekitarnya, maka

Tenaga Keupayaan = Tenaga Haba
mgh = mcθ

Contoh Air terjun Victoria di Afrika mempunyai ketinggian 122 m. Hitung kenaikan suhu air jika semua tenaga keupayaan air yang hilang di air terjun ini ditukar kepada haba [Kekuatan medan graviti, g = 10Nkg-1; Muatan haba tertentu air = 4200Jkg-1K-1]. Jawapan: Tenaga keupayaan yang hilang = mgh Tenaga haba yang diperolehi= mcθ Kami menganggap bahawa semua kehilangan tenaga keupayaan air ditukar menjadi haba, maka
Contoh Butiran plumbum berjisim m ditempatkan di bahagian bawah satu silinder kadbod menegak yang panjangnya 1.0 m dan ditutup pada kedua-dua hujungnya. Silinder terbalik supaya butiran plumbum jatuh daripada satu hujung ke hujung yang lain. Berapa banyak suhu butiran plumbum akan meningkat jika proses ini diulang 200 kali? Andaikan tiada kehilangan haba ke persekitaran. [Muatan haba tentu plumbum ialah 130Jkg-1K-1] Jawapan: Jarak jatuh, h = 200 x 1m = 200m Kekuatan medan graviti, g = 10 m / s²

Tenaga Kinetik ↔ Tenaga Haba

Apabila satu objek bergerak mengurangkan lajunya, tenaga kinetik yang dimiliki oleh objek itu boleh berubah kepada tenaga haba.

Jika kita membuat anggapan bahawa tidak ada kehilangan tenaga haba ke sekitarnya, maka

Tenaga Kinetik= Tenaga Haba

Contoh

Sebutir peluru plumbum berjisim 2.2g bergerak pada 200 m/s dibawa berehat apabila ia mengena satu beg pasir. Sekiranya semua kerja geseran dipindahkan ke tenaga haba dalam peluru, berapahkah kenaikan suhu peluru apabila ia dibawa berhenti? [Muatan haba tentu plumbum ialah 130Jkg-1K-1]
Jawapan

Tenaga Elektrik ↔ Tenaga Haba

Tenaga elektrik, E = Pt

Sekiranya kita menganggap bahawa semua tenaga elektrik berubah menjadi tenaga terma, maka

Pt = mcΔθ

Contoh
Satu pemanas elektrik membekalkan kuasa 2.5 kW dalam bentuk haba ke satu tangki air. Berapa lama yang diperlukan untuk memanaskan 20 kg air dalam satu tangki dari 25 °C hingga 70 °C?

[kehilangan haba ke persekitaran boleh diabaikan. Muatan haba tertentu air adalah 4200Jkg-1K-1 ]

Jawapan:
P = 2500W
m = 20kg
c = 4200Jkg-1K-1

Leave a Comment