- Home
- Standard 11
- Physics
કોઇ પદાર્થનું તાપમાન $10$ મિનિટમાં $3T$ થી $2T$ જેટલું ઠંડુ પડે છે. ઓરડાનું તાપમાન $T$ છે. અહીં ન્યુટનના શીતનના નિયમનું પાલન થાય છે તેમ ધારો. પછીની $10\; min$ બાદ પદાર્થનું તાપમાન કેટલું થશે?
$\frac{4}{3}T$
$T$
$\;\frac{7}{4}$ $T$
$\;\frac{3}{2}T$
Solution
According to $Newton's$ law of cooling,
$\frac{{dT}}{{dt}} = K\left( {T – {T_s}} \right)$
For two cases,
$\frac{{d{T_1}}}{{dt}} = K\left( {{T_1} – {T_s}} \right)\,and\,\frac{{d{T_2}}}{{dt}} = K\left( {{T_2} – {T_s}} \right)$
$Here,\,{T_s} = T,\,{T_1} = \frac{{3T + 2T}}{2} = 2.5\,T$
$and\frac{{d{T_1}}}{{dt}} = \frac{{3T -2T}}{{10}} = \frac{T}{{10}}$
${T_2} = \frac{{2T + T'}}{{2}}and\frac{{d{T_2}}}{{dt}} = \frac{{2T – T'}}{{10}}$
$So,\,\frac{T}{{10}} = K\left( {2.5\,T – T} \right)$ $…(i)$
$\frac{{2T – T'}}{{10}} = K\left( {\frac{{2T + T'}}{2} – T} \right)$ $…(ii)$
Dividing eqn. $(i)$ by eqn. $(ii)$, we get
$\frac{T}{{2T – T'}} = \frac{{\left( {2.5T – T} \right)}}{{\left( {\frac{{2T + T'}}{2} – T} \right)}}$
$\frac{{2T + T'}}{2} – T = \left( {2T – T'} \right) \times \frac{3}{2}$
$T' = 3\left( {2T – T'} \right)\,\,or,\,\,4T' = 6T\,\,\therefore \,\,T' = \frac{3}{2}T$