Bagi peleburan atau pendidihan pada suhu tetap, tenaga yang diperlukan ialah Q = m × l, dengan l ialah haba pendam tentu (specific latent heat) dalam J/kg. Sama ada pengiraan haba pendam diperlukan bergantung pada tahun sukatan pelajaran dan laluan anda, jadi semak laman sukatan pelajaran Cambridge IGCSE Physics 0625 semasa sebelum bergantung pada pelajaran ini untuk peperiksaan.
Soalan haba pendam kerap menggabungkan dua persamaan dalam satu masalah, maka kemahiran ini dibina atas menggunakan muatan haba tentu dan mengenali perubahan fasa.
Bagaimana mengendalikan soalan dengan lebih daripada satu peringkat?
Pecahkan proses kepada peringkat dan tanya tentang setiap satu: adakah suhu berubah, atau keadaan berubah? Guna m × c × Δθ untuk perubahan suhu dan m × l untuk perubahan keadaan. Kemudian jumlahkan tenaga setiap peringkat.
- Lakar peringkat sebagai senarai ringkas: contohnya, ais pada 0 °C, peleburan, air memanas ke 30 °C.
- Tulis persamaan di sebelah setiap peringkat.
- Tukar unit (g kepada kg, kJ kepada J) sebelum mengira apa-apa.
- Hitung setiap peringkat secara berasingan dan kekalkan unit.
- Jumlahkan peringkat hanya jika soalan meminta jumlah, dan nyatakan jawapan dengan unitnya.
Contoh berlangkah
Ambil 0.40 kg ais pada 0 °C, yang melebur dan kemudian dipanaskan ke 30 °C. (Data contoh rekaan.) Guna haba pendam tentu pelakuran ais = 3.3 × 10⁵ J/kg dan muatan haba tentu air = 4200 J/kg °C. Cari jumlah tenaga.
Langkah 1, peringkat: peleburan pada 0 °C (perubahan keadaan), kemudian pemanasan dari 0 °C ke 30 °C (perubahan suhu).
Langkah 2, peleburan: Q₁ = m × l = 0.40 × 330 000 = 132 000 J.
Langkah 3, pemanasan: Δθ = 30 − 0 = 30 °C. Q₂ = 0.40 × 4200 × 30. Mula-mula 0.40 × 4200 = 1680. Kemudian 1680 × 30 = 50 400 J.
Langkah 4, jumlah: Q = 132 000 + 50 400 = 182 400 J, atau kira-kira 1.8 × 10⁵ J.
Langkah 5, semak: peleburan memerlukan lebih tenaga daripada memanaskan 30 °C di sini kerana 132 000 lebih besar daripada 50 400. Itu sepadan dengan idea bahawa perubahan keadaan memerlukan banyak tenaga. Meleburkan 0.40 kg menggunakan tenaga yang sama dengan memanaskan jisim air yang sama kira-kira 79 °C, kerana 132 000 ÷ 1680 ≈ 78.6.
Kesilapan yang perlu diawasi
Kesilapan lazim ialah menggunakan persamaan perubahan suhu untuk peringkat peleburan.
Jawapan yang salah: Q₁ = m × c × Δθ = 0.40 × 4200 × 0 = 0 J, jadi hanya peringkat pemanasan dikira dan jumlahnya 50 400 J.
Suhu tidak berubah semasa peleburan, maka persamaan itu memberi sifar. Ia persamaan yang salah untuk peringkat tersebut.
Pembetulannya ialah menggunakan Q = m × l untuk peringkat peleburan dan Q = m × c × Δθ untuk peringkat pemanasan. Jumlahnya ialah 182 400 J. Jika satu persamaan memberi sifar bagi peringkat yang jelas dibekalkan tenaga, itulah isyarat bahawa peringkat itu memerlukan persamaan lain.
Semak diri anda
Guna l (pengewapan air) = 2.3 × 10⁶ J/kg dan l (pelakuran ais) = 3.3 × 10⁵ J/kg.
1. Berapakah tenaga yang mendidihkan habis 0.20 kg air yang sudah pada 100 °C?
Lihat jawapan
Q = m × l = 0.20 × 2 300 000 = 460 000 J (4.6 × 10⁵ J).
2. Pemanas 2000 W meleburkan 0.50 kg ais pada 0 °C tanpa kehilangan tenaga. Berapa lama masa yang diambil?
Lihat jawapan
Q = 0.50 × 330 000 = 165 000 J. t = E ÷ P = 165 000 ÷ 2000 = 82.5 s.
3. Ia memerlukan 69 000 J untuk meleburkan 0.30 kg pepejal pada takat leburnya. Hitung haba pendam tentu pelakurannya.
Lihat jawapan
l = Q ÷ m = 69 000 ÷ 0.30 = 230 000 J/kg (2.3 × 10⁵ J/kg).
Ke mana selepas ini
Eksperimen sebenar jarang sepadan dengan nombor unggul ini, dan itulah perkara dalam mengenal pasti kehilangan tenaga sebagai had sesuatu model. Set latihan pengiraan haba mencampurkan kedua-dua persamaan.
Masalah berbilang peringkat memberi ganjaran kepada guru yang dapat memerhati anda memutuskan persamaan mana sesuai bagi peringkat mana. Itu teras tuisyen Physics dalam talian satu dengan satu.