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किसी धातु की विशिष्ट ऊष्मा धारिता के प्रयोग में $0.20\, kg$ के धातु के गुटके को $150{ }^{\circ}\, C$ पर तप्त करके, किसी ताँबे के ऊष्मामापी (जल तुल्यांक = $0.025\, kg$. जिसमें $27^{\circ}\, C$ का $150\, cm ^{3}$ जल भरा है, में गिराया जाता है। अंतिम ताप $40^{\circ}\, C$ है। धातु की विशिष्ट ऊष्मा धारिता परिकलित कीजिए। यदि परिवेश में क्षय ऊष्मा उपेक्षणीय न मानकर परिकलन किया जाता है, तब क्या आपका उत्तर धातु की विशिष्ट ऊष्मा धारिता के वास्तविक मान से अधिक मान दर्शाएगा अथवा कम ?
Solution
Mass of the metal, $m=0.20 kg =200 g$
Initial temperature of the metal, $T_{1}=150^{\circ} C$
Final temperature of the metal, $T_{2}=40^{\circ} C$
Calorimeter has water equivalent of mass, $m^{\prime}=0.025 kg =25 g$
Volume of water, $V=150 cm ^{3}$
Mass $(M)$ of water at temperature $T=27^{\circ} C$
$150 \times 1=150 g$
Fall in the temperature of the metal
$\Delta T=T_{1}-T_{2}=150-40=110^{\circ} C$
Specific heat of water, $C_{ w }=4.186 J / g /^{\circ} K$
Specific heat of the metal $=C$
Heat lost by the metal, $\theta=m C \Delta T$
Rise in the temperature of the water and calorimeter system:
$\Delta T^{\prime}=40-27=13^{\circ} C$
Heat gained by the water and calorimeter system:
$\Delta \theta^{\prime \prime}=m_{1} C_{ w } \Delta T^{\prime}$
$=\left(M+m^{\prime}\right) C_{ w } \Delta T^{\prime}$
Heat lost by the metal $=$ Heat gained by the water and colorimeter system
$m C \Delta T=(M+m) C_{ w } \Delta T$
$200 \times C \times 110=(150+25) \times 4.186 \times 13$
$\therefore C=\frac{175 \times 4.186 \times 13}{110 \times 200}=0.43 Jg ^{-1} K ^{-1}$
If some heat is lost to the surroundings, then the value of $C$ will be smaller than the actual value.