15 Voorbeelde van hitte en toestandsveranderinge
Bespreking van hitteprobleme
1. Om die temperatuur van seewater met 1°C te verhoog, word 3900 Joule hitte benodig. As die spesifieke warmte van seewater 3,9 × 10³ J/Kg°C is , dan is die massa van seewater…
A. 100 XNUMX kg
B. 10 XNUMX kg
C. 1 kg
D. 0,1 kg
Bespreking
Dit is bekend dat:
Temperatuurverandering ( ΔT ) = 1 ° C
Hitte (Q) = 3900 Joule
Spesifieke warmte van seewater (c) = 3,9 x 10³ J /Kg°C = 3900 J/Kg°C
Vraag: Massa seewater (m)
Antwoord:
Hitteformule:
Q = mc ΔT
Beskrywing: Q = hitte, m = massa, c = spesifieke hitte, ΔT = verandering in temperatuur
m = Q / c ΔT = 3900 / (3900)(1) = 3900 / 3900 = 1
Dus is die massa seewater (m) = 1 kilogram
Die korrekte antwoord is C.
2. Koper met 'n massa van 2 kg by 'n temperatuur van 30°C. Ontvang 39 000 J hitte. As die spesifieke warmte van koper 390 J/kg °C is, dan is die finale temperatuur van die koper...
A. 80 ° C
B. 50 ° C
C. 30 ° C
D. 20 ° C
Bespreking
Dit is bekend dat:
Massa (m) = 2 kg
Aanvanklike temperatuur (T1 ) = 30 ° C
Hitte geabsorbeer (Q) = 39 000 Joule
Spesifieke warmte (c) van koper = 390 J/kg o C
Vraag: Finale temperatuur van koper ( T2 )
Antwoord:
Hitteformule:
Q = mc ΔT
Beskrywing: Q = hitte, m = massa, c = spesifieke hitte, ΔT = verandering in temperatuur
Q = mc² ΔT = mc² ( T² – T¹ )
39 000 = (2)( 390)(T2 – 30)
100 = (2)(1)(T2 – 30)
100 = (2)(T2 – 30)
50 = T2 – 30
T2 = 50 + 30
T2 = 80 ° C
Die korrekte antwoord is A.
3. Om die temperatuur van 5 kg water van 15°C tot 40°C te verhoog, is die hoeveelheid hitte wat benodig word….
(spesifieke warmte van water 4,2 × 10³ J /Kg° C)
A. 525.000 J
B. 420.000 J
C. 150.000 J
D. 21.000 J
Bespreking
Dit is bekend dat:
Massa (m) = 5 kg
Aanvanklike temperatuur (T1 ) = 15°C
Finale temperatuur (T2 ) = 40°C
Spesifieke warmte van water (c) = 4,2 × 10³ J /kg° C
Gevra: Hitte (Q)
Antwoord:
Hitte Formule:
Q = mc ΔT
Q = (5 kg)( 4,2 × 10³ J /kg°C)(40°C – 15°C)
Q = (5)( 4,2 × 10³ J )(25)
Q = 525 x 10³ J
Q = 525.000 Joule
Die korrekte antwoord is A.
4. 2 kg water van 'n temperatuur van 24°C word verhit tot 90°C. As die spesifieke warmte 4 200 Joules/kg°C is, dan is die hitte wat deur die water ontvang word...
A. 336.000 Joule
B. 259.200 Joule
C. 554.400 Joule
D. 543.600 Joule
Bespreking
Dit is bekend dat:
Massa water (m) = 2 kg
Aanvanklike temperatuur (T1 ) = 24°C
Finale temperatuur (T2 ) = 90°C
Spesifieke warmte van water (c) = 4 200 Joules/kg°C
Vraag: Die hitte (Q) wat deur water ontvang word, is….
Antwoord:
Kalorieë:
Q = m c ΔT
Q = (2 kg)( 4 200 Joules/kg°C)(90°C – 24°C)
Q = (2 kg)( 4 200 Joules/kg°C)(66°C)
Q = (132)( 4 200 Joule)
Q = 554.400 Joule
Die korrekte antwoord is C.
5. Water met 'n massa van 5 gram word verhit van 10°C tot 40°C. As die spesifieke warmte van water 1 kal/gr°C is, is die hoeveelheid hitte wat benodig word om die watertemperatuur te verhoog...
A. 100 kalorieë
B. 3 000 kalorieë
C. 4 000 kalorieë
D. 7 125 kalorieë
Bespreking
Dit is bekend dat:
Massa (m) = 5 gram
Aanvanklike temperatuur (T1 ) = 10 ° C
Finale temperatuur (T2 ) = 40 ° C
Spesifieke warmte van water (c) = 1 kal/gr°C
Vraag: Die hitte wat benodig word om die temperatuur van water te verhoog
Antwoord:
Hitteformule:
Q = mc ΔT
Q = (5 gram)( 1 kal/gr°C)(40 ° C – 10 ° C)
Q = (5)( 1 kal)(30)
Q = 150 kalorieë
Die korrekte antwoord is B.
6. Die beste hittegeleier is...
A. aluminium
B. kwik
C. yster
D. glas
Bespreking
Of 'n materiaal hitte goed gelei of nie, hang af van die tipe materiaal. Die fisiese hoeveelheid wat 'n materiaal se vermoë om hitte te gelei aandui, word termiese geleidingsvermoë genoem. Hoe hoër die termiese geleidingsvermoë, hoe beter is die materiaal se vermoë om hitte te gelei.
Hieronder is die termiese geleidingsvermoëwaardes van verskeie materiale:
Aluminium = 200 J/ms C o
Yster = 40 J/ms C o
Kwik = 8,30 J/ms C₂
Glas = 0,84 J/ms C o
Gebaseer op die bogenoemde data, is die grootste termiese geleidingsvermoë aluminium.
Die korrekte antwoord is A.
7. 0,2 kg water teen 'n temperatuur van 25 o C word verhit met 'n hitte van 42 000 Joule. As die spesifieke warmte van water = 4200 J/kg o C is, dan is die finale temperatuur van die water…..
A. 100 ° C
B. 80 ° C
C. 75 ° C
D. 50 ° C
Bespreking
Alle eenhede word in internasionale eenhede uitgedruk, behalwe vir temperatuureenhede wat in Celsius bly omdat hitte die eenheid J/kg o C gebruik.
Dit is bekend dat:
Massa water (m) = 0,2 kg
Hitte (Q) = 42.000 Joule
Spesifieke warmte van water (c) = 4 200 J/kg o C
Aanvanklike temperatuur (T1 ) = 25 ° C
Vraag: Finale temperatuur ( T2 )
Antwoord:
Hitteformule:
Q = mc² ΔT = mc² ( T² – T¹ )
Formule beskrywing:
Q = hitte, m = massa, c = spesifieke hitte, ΔT = verandering in temperatuur, T1 = aanvanklike temperatuur, T2 = finale temperatuur
Die finale temperatuur van die water is:
Q = mc( T2 – T1 )
42 000 = (0,2)(4200)(T2 – 25)
42 000 = 840 (T2 – 25)
42 000 = 840 T² – 21 000
42 000 + 21 000 = 840 T²
63.000 2 = 840 T²
T2 = 63.000 / 840
T2 = 75 ° C
Die korrekte antwoord is C.
Veranderinge in temperatuur en veranderinge in vorm
8. Gebaseer op die grafiek, is die hoeveelheid hitte wat benodig word deur 5 kg water in die proses van C na D (spesifieke warmte van water = 4 200 J/kg o C)...
A. 210.000 J
B. 420.000 J
C. 21.000.000 J
D. 42.000.000 J
Bespreking
Dit is bekend dat:
Massa water (m) = 5 kg
Spesifieke warmte van water (c) = 4 200 J/kg o C
Aanvanklike temperatuur (T1 ) = 0 ° C
Finale temperatuur (T2 ) = 10 ° C
Temperatuurverandering ( ΔT) = 10 ° C – 0 ° C = 10 ° C
Vraag: Hitte geabsorbeer (Q)
Antwoord:
Hitteformule:
Q = mc ΔT = (5 kg)(4200 J/kg o C)( 10 o C) = (5)(4200 J)( 10 ) = (50)(4200 J) = 210 000 Joule
Die korrekte antwoord is A.
9. Kyk na die grafiek aan die kant! Die hoeveelheid hitte wat benodig word om 200 gram ys in proses A na C te verander, as die spesifieke warmte van ys 2100 J/kg o C is en die smeltwarmte van ys 336 000 J/kg is, is…..
A. 4.200 Joule
B. 67.200 Joule
C. 71.400 Joule
D. 75.600 Joule
Bespreking
Dit is bekend dat:
Alle eenhede moet in die Internasionale Stelsel van Eenhede uitgedruk word.
Massa van ys (m) = 200 gram = 200/1000 kilogram = 0,2 kilogram
Spesifieke warmte (c) = 2100 J/kg o C
Warmte van smeltende ys (L F ) = 336 000 J/kg
Vraag: Hoeveel hitte word benodig in die proses van A na C?
Antwoord:
In proses A tot B word hitte deur ys geabsorbeer om die temperatuur daarvan van -10 ° C tot 0 ° C te verhoog.
Die hoeveelheid hitte wat in proses A tot B geabsorbeer word, word bereken met behulp van die hitteformule:
Q = mc ΔT
Formulebeskrywing: Q = hitte-absorbering, m = massa van ys, c = spesifieke warmte van ys, ΔT = verandering in temperatuur
Dus is die hoeveelheid hitte wat geabsorbeer word:
Q1 = mc ΔT = (0,2)( 2100)(0-(-10) = ( 0,2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 Joule
In prosesse B tot C word hitte geabsorbeer om al die ys in water te smelt. In hierdie proses vind slegs 'n verandering in toestand plaas, en geen temperatuurverandering vind plaas nie. Die temperatuur van die ys en water bly by 0 ° C.
Die hoeveelheid hitte wat in proses B tot C geabsorbeer word, word bereken met behulp van die hitteformule:
Q² = m L F = (0,2 kg)( 336 000 J / kg) = 67 200 Joule
Die hoeveelheid hitte wat in proses A tot C geabsorbeer word:
Q = Q1 + Q2 = 4200 Joule + 67 200 Joule = 71 400 Joule
Die korrekte antwoord is C.
10. Kyk na die volgende grafiek van eksperimentele resultate!
As 2 kg water verhit word, en die warmte van waterdamp = 2,27 x 10⁶ J /kg, die spesifieke warmte van water = 6 4.200 J/kg oC en die lugdruk 1 atmosfeer is, dan is die hoeveelheid hitte wat benodig word vir die proses van B na C...
A. 3.360 kilojoules
B. 4 540 kilojoules
C. 4 876 kilojoules
D. 5.212 kilojoules
Bespreking
Dit is bekend dat:
Massa water (m) = 2 kg
Warmte van waterdamp (L₂V ) = 2,27 x 10⁶ J /kg
Spesifieke warmte van water (c) = 4 200 J/kg o C
Vraag: Die hoeveelheid hitte wat geabsorbeer word vir die proses van B na C.
Antwoord:
In proses A tot B word die hitte wat deur die water geabsorbeer word, gebruik om die temperatuur van die water van 60 o C tot 100 o C te verhoog. By 'n lugdruk van 1 atmosfeer is die kooktemperatuur van water 100 o C en nadat dit 'n temperatuur van 100 o C bereik het, ervaar die water geen verdere temperatuurveranderinge nie, maar 'n verandering van vloeistof na gas.
In prosesse B tot C word die geabsorbeerde hitte gebruik om al die water in gas te verdamp. Die hoeveelheid geabsorbeerde hitte word bereken met behulp van die formule:
Q = m L V = (2 kg)(2,27 x 106 J /kg) = 4,54 x 106 Joule = 4540 x 103 Joule = 4540 kilojoule
Die korrekte antwoord is B.
11.
Gee aandag aan die volgende grafiek
Ys met 'n massa van 50 gram word verhit vanaf -5oC tot water teen 'n temperatuur van 60oC water. As die smeltwarmte van ys = 80 kal/gram is, is die spesifieke warmte van ys = 0,5 kal/gram oC, spesifieke warmte van water = 1 kal/gram oC, dan is die hoeveelheid hitte wat benodig word tydens die proses van C na D….
A. 125 kalorieë
B. 3 000 kalorieë
C. 4 000 kalorieë
D. 7 125 kalorieë
Bespreking
Dit is bekend dat:
Massa van ys (m es) = 50 gram
Ystemperatuur (T es) = -5 oC
Spesifieke warmte van ys (c es) = 0,5 kal/gram oC
Warmte van smeltende ys (L ys) = 80 kal/gram
Watertemperatuur (T water) = 60 oC
Spesifieke warmte van water (c water) = 1 kal/gram oC
Vraag: Die hoeveelheid hitte in proses C tot D
Antwoord:
In proses A na B verander die temperatuur van die ys van -5 oC word 0 oC
In proses B tot C verander al die ys in water (die vaste stof verander in 'n vloeistof). In hierdie proses verander die temperatuur nie.
In proses C na D verander die watertemperatuur van 0 oC word 60 oC
Hitte benodig in proses A tot B:
Q = mc ΔT
Q = (mes)(ces)(0 – Tes)
Q = (50)(0,5)(0-(-5)) = (50)(0,5)(5) = 125 kalorieë
Hitte benodig in proses B tot C:
Q = m⁻⁻¹
Q = mes Les
Q = (50)(80) = 4000 kalorieë
Hitte benodig in proses C tot D:
Q = mc ΔT
Q = (mlug)(clug)(Tlug - 0)
Q = (50)(1)(60-0) = (50)(1)(60) = 3000 kalorieë
Hitte benodig in proses A tot D:
Q = 125 + 4000 + 3000
Q = 7125 kalorieë
Die outeur bereken die hoeveelheid hitte wat vir elke proses benodig word om jou te help verstaan hoe om hierdie tipe probleem op te los. Die vraag is die hitte wat vir proses C tot D benodig word.
Die korrekte antwoord is B.
12.
Gebaseer op die grafiek langs die aantal kalorie 3 kg ys word benodig in die proses van ABC is… (spesifieke hitte es = 2 100 J/kgoC, hitte van samesmelting es = 336 000 J/kg)
A. 630 kJ
B. 819 kJ
C. 1071 kJ
D. 3276 kJ
Bespreking
Die grafiek hierbo illustreer die proses om die toestand van ys na water te verander.
In die AB-proses word hitte gebruik om die temperatuur van ys van -10 te verhoog.oC tot 0oC.
Q = mc (delta T)
Q = (3)(2100)(0-(-10)) = (3)(2100)(10) = 63 000 Joule = 63 kJ (kj = kilojoule)
In die BC-proses word hitte gebruik om al die ys in water te smelt. In hierdie proses verander die temperatuur van die ys nie.
Q = m⁻⁻¹F
Q = (3)(336.000) = 1.008.000 Joule
Die hoeveelheid hitte wat vir ys in die ABC-proses benodig word, is:
63 kJ + 1 008 kJ = 1071 kJ
Die korrekte antwoord is C.
13.
Gee aandag aan die verhittingsgrafiek van 500 gram ys teen 'n temperatuur van -10oC hieronder! As die spesifieke warmte van ys 2100 J/kg isoC, spesifieke warmte van water 4 200 J/kgoC, en die smeltwarmte van ys is 336 000 J/kg. Hoeveel hitte is nodig vir die proses van BCD?
A. 31.500 J
B. 63.000 J
C. 168.000 J
D. 231.000 J
Bespreking
Die massa van ys word in gram uitgedruk, so skakel dit om na kilogram (internasionale eenhede). 500 gram = 0,5 kg.
In die BC-proses word hitte gebruik om al die ys in water te smelt.
Q = m⁻⁻¹F
Q = (0,5)(336.000) = 168.000 Joule
In die CD-proses word hitte gebruik om die temperatuur van water van 0 te verhoog.oC tot 30oC
Q = mc (delta T)
Q = (0,5)(4200)(30-0) = (0,5)(4200)(30) = 63 000 Joule
Die hoeveelheid hitte benodig vir ys in die BCD-proses:
168 000 Joule + 63 000 Joule = 231 000 Joule
Die korrekte antwoord is D.
14.
Kyk na die verhittingsgrafiek vir 1 kg ys hieronder! As die spesifieke warmte van ys 2 100 J/kg isoC, die smeltwarmte van ys is 336 000 J/kg en die spesifieke warmte van water is 4 200 J/kgoC, dan is die hitte wat benodig word in die proses van PQR…
A. 10.500 J
B. 21.000 J
C. 336.000 J
D. 346.500 J
Bespreking
In die PQ-proses word hitte gebruik om die temperatuur van ys van -5 te verhoog.oC tot 0oC
Q = mc (delta T)
Q = (1)(2100)(0-(-5)) = (1)(2100)(5) = 10 500 Joule
In die QR-proses word hitte gebruik om al die ys in water te smelt.
Q = m⁻⁻¹F
Q = (1)(336.000) = 336.000 Joule
Die hoeveelheid hitte wat vir ys in die PQR-proses benodig word, is:
168 000 Joule + 63 000 Joule = 231 000 Joule
Die korrekte antwoord is D.
15. Kyk na die verhittingsgrafiek vir 1 kg ys hieronder!
As die spesifieke warmte van ys 2 100 J/kg oC is , die smeltwarmte van ys 336 000 J/kg is en die spesifieke warmte van water 4 200 J/kg oC is , dan is die hitte wat benodig word in die proses van PQR...
A. 10.500 J
B. 21.000 J
C. 336.000 J
D. 346.500 J
Bespreking
Dit is bekend dat:
Massa van ys = 1 kg
Warmte van smeltende ys (L F ) = 336 000 J/kg
Spesifieke warmte van ys (c es) = 2 100 J/kg o C
Spesifieke warmte van water (c water) = 4 200 J/kg o C
Vraag: Hitte benodig in die PQR-proses
Antwoord:
In die P na Q-proses word hitte gebruik om die temperatuur van die ys van -5 o C tot 0 o C te verhoog. Hitte word bereken met behulp van die formule: Q = mc ΔT, waar Q = hitte, m = massa van ys, c = spesifieke warmte van ys, ΔT = verandering in temperatuur van -5 o C tot 0 o C.
Hitte benodig in die proses P tot Q:
Q = mc ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 Joule
In die Q-na-R-proses word hitte gebruik om al die ys in water te smelt. In hierdie proses verander die temperatuur nie. Hitte word bereken met behulp van die formule: Q = m L F , waar Q = hitte, m = massa van ys, L F = smeltwarmte van ys.
Hitte benodig in die proses Q tot R:
Q = m L F = (1)(336 000) = 336 000 Joules
Totale kalorieë:
10 500 + 336 000 = 346 500 Joule
Die korrekte antwoord is D.
Vraagbron:
Vrae oor die Nasionale Eksamen vir Wetenskap vir Junior Hoërskool/Islamitiese Junior Hoërskool
