Bahan yang dipanaskan sama ada berubah suhu atau berubah keadaan, dan pada lengkung pemanasan kedua-duanya kelihatan sangat berbeza. Bahagian condong bermakna suhu berubah; bahagian mendatar bermakna perubahan keadaan sedang berlaku. Soalan meminta anda mengenal pasti setiap bahagian, menerangkannya dari segi zarah dan menggunakan persamaan yang betul untuk peringkat itu.
Pelajaran ini menyusul mentafsir kecerunan tenaga-suhu dan menyediakan asas bagi mengira tenaga pendam.
Apakah yang berlaku pada setiap peringkat lengkung pemanasan?
Semasa bahagian condong, tenaga yang dibekalkan menambah tenaga kinetik zarah. Zarah bergetar atau bergerak lebih laju, maka suhu meningkat. Persamaan Q = m × c × Δθ terpakai di sini.
Semasa bahagian mendatar, tenaga yang dibekalkan menambah tenaga keupayaan zarah apabila ia ditarik berpisah atau dibebaskan daripada jirannya. Purata tenaga kinetik kekal sama, jadi suhu tetap. Q = m × c × Δθ memberi sifar di sini, yang menjadi petunjuk bahawa ia persamaan yang salah untuk peringkat ini.
- Lihat bentuk graf dan labelkan setiap bahagian sebagai condong atau mendatar.
- Namakan peringkat: pepejal memanas, peleburan, cecair memanas, pendidihan atau gas memanas.
- Pilih persamaan mengikut peringkat: m × c × Δθ untuk bahagian condong, persamaan tenaga pendam untuk bahagian mendatar.
- Gunakan masa sebagai ukuran tenaga jika kuasa tetap: tenaga = kuasa × masa.
Contoh berlangkah
Sebuah pepejal dipanaskan oleh pemanas 300 W yang tetap. (Data contoh rekaan.) Suhu direkodkan setiap minit:
| Masa (min) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Suhu (°C) | 30 | 45 | 60 | 60 | 60 | 60 | 70 | 80 | 90 |
Huraikan setiap peringkat dan cari tenaga yang dibekalkan semasa bahagian mendatar.
Langkah 1, peringkat: 0 hingga 2 min, pepejal memanas dari 30 °C ke 60 °C. Dari 2 hingga 5 min suhu kekal 60 °C, maka bahan sedang melebur pada 60 °C. Dari 5 hingga 8 min cecair memanas dari 60 °C ke 90 °C.
Langkah 2, bandingkan kecerunan: pepejal naik 15 °C seminit dan cecair hanya 10 °C seminit. Tenaga yang sama tiba setiap minit, jadi cecair memerlukan lebih banyak tenaga bagi setiap darjah. Nilai m × c cecair lebih besar.
Langkah 3, tenaga pada bahagian mendatar: tempoh = 3 min = 180 s. E = P × t = 300 × 180 = 54 000 J.
Langkah 4, semak: 300 W ialah 300 × 60 = 18 000 J seminit. Tiga minit memberi 3 × 18 000 = 54 000 J, sepadan.
Kesilapan yang perlu diawasi
Kesilapan lazim ialah mengatakan tiada apa-apa berlaku semasa bahagian mendatar.
Jawapan yang salah: “Suhu tetap, jadi tiada tenaga dipindahkan kepada bahan.”
Pemanas masih hidup, dan 54 000 J dibekalkan dalam contoh ini.
Pembetulannya ialah menyatakan ke mana tenaga itu pergi: ia menambah tenaga keupayaan zarah semasa bahan berubah keadaan, maka suhu kekal tetap. Tenaga dipindahkan, tetapi ia tidak digunakan untuk menaikkan suhu.
Semak diri anda
1. Dalam contoh, berapakah tenaga yang dibekalkan dalam dua minit pertama?
Lihat jawapan
2 min = 120 s. E = 300 × 120 = 36 000 J. Semak: 2 × 18 000 J = 36 000 J.
2. Dalam selang masa manakah purata tenaga kinetik zarah bertambah?
Lihat jawapan
0 hingga 2 min dan 5 hingga 8 min. Suhu naik hanya dalam selang itu. Pada bahagian mendatar, purata tenaga kinetik tetap.
3. Terangkan dalam satu atau dua ayat mengapa suhu kekal tetap semasa bahan melebur.
Lihat jawapan
Tenaga yang dibekalkan digunakan untuk mengatasi daya yang memegang zarah pada tempatnya, menambah tenaga keupayaan mereka. Purata tenaga kinetik tidak berubah, maka suhu kekal tetap sehingga peleburan selesai.
Ke mana selepas ini
Bahagian mendatar boleh dikira: teruskan dengan mengira tenaga pendam jika dalam skop. Set latihan pengiraan haba mengandungi soalan lengkung pemanasan.
Menerangkan apa yang zarah lakukan dalam bahasa yang tepat ialah kemahiran yang berkembang dengan maklum balas. Dalam tuisyen Physics dalam talian satu dengan satu, guru kami memberi maklum balas itu pada setiap ayat anda.