Прыклады пытанняў пра цяпло і змены стану

15 прыкладаў нагрэву і змены стану

Абмеркаванне праблем з цяплом

1. Каб павысіць тэмпературу марской вады на 1°C, патрабуецца 3900 джоўляў цяпла . Калі ўдзельная цеплаёмістасць марской вады складае 3,9 × 10³ ^Дж /кг°C, то маса марской вады роўная…

А. 100 кг

Б. 10 кг

С. 1 кг

D. 0,1 кг

Абмеркаванне

Вядома, што:

Змена тэмпературы ( ΔT ) = 1 ^° C

Цепла (Q) = 3900 джоўляў

Удзельная цеплаёмістасць марской вады (c) = 3,9 x 10³ ^Дж /кг°C = 3900 Дж/кг°C

Пытанне: Маса марской вады (м)

Адказ:

Формула нагрэву:

Q = mcΔT

Апісанне: Q = цеплаёмкасць, m = маса, c = удзельная цеплаёмкасць, ΔT = змена тэмпературы

m = Q / c Δ T = 3900 / (3900)(1) = 3900 / 3900 = 1

Такім чынам, маса марской вады (м) = 1 кілаграм

Правільны адказ — С.

2. Медзь масай 2 кг пры тэмпературы 30°C атрымлівае 39 000 Дж цяпла. Калі ўдзельная цеплаёмістасць медзі складае 390 Дж/кг °C, то канчатковая тэмпература медзі...

А. 80°C

Б. 50°C

30°C

D. 20°C

Абмеркаванне

Вядома, што:

Маса (м) = 2 кг

Пачатковая тэмпература (T1 ₎ = 30 ^° C

Паглынутая цяпло (Q) = 39 000 джоўляў

Удзельная цеплаёмістасць (c) медзі = 390 Дж/кг ^° C

Пытанне: Канчатковая тэмпература медзі ( _T2 )

Адказ:

Формула нагрэву:

Q = mc ΔT

Апісанне: Q = цеплаёмкасць, m = маса, c = удзельная цеплаёмкасць, ΔT = змена тэмпературы

Q = mc ΔT = mc ( _T² – _T¹ )

39 000 = (2)( 390)(Т2 _– 30)

100 = (2)(1)(Т2 _– 30)

100 = (2)(Т2 _– 30)

50 = _Т2 – 30

Т2 = 50 + ₃₀

T2 = ₈₀ ^° C

Правільны адказ — А.

3. Каб павысіць тэмпературу 5 кг вады з 15°C да 40°C, неабходная колькасць цяпла складае….

(удзельная цеплаёмістасць вады 4,2 × ^10³ Дж/кг°C)

А. 760 400 Дж

Б. 750 000 Дж

Каля 668 000 Дж

D. 600 000 Дж

Абмеркаванне

Вядома, што:

Маса (м) = 5 кг

Пачатковая тэмпература (T1 ₎ = 15°C

Канчатковая тэмпература (T2 ₎ = 40°C

Удзельная цеплаёмістасць вады (c) = 4,2 × 10³ ^Дж /кг°C

Пытанне: Спякота (Q)

Адказ:

Формула цяпла:

Q = mc ΔT

Q = (5 кг)( 4,2 × 10³ ^Дж /кг°C)(40°C – 15°C)

Q = (5)( 4,2 × 10³ ^Дж )(25)

Q = 525 x ^10³ Дж

Q = 760 400 джоўляў

Правільны адказ — А.

4. 2 кг вады з тэмпературы 24°C награваюцца да 90°C. Калі ўдзельная цеплаёмістасць складае 4.200 джоўляў/кг°C, то цепла, якое атрымлівае вада, роўна...

А. 336.000 джоўляў

B. 259.200 джоўляў

C. 554.400 джоўляў

D. 543.600 джоўлі

Абмеркаванне

Вядома, што:

Маса вады (м) = 2 кг

Пачатковая тэмпература (T1 ₎ = 24°C

Канчатковая тэмпература (T2 ₎ = 90°C

Удзельная цеплаёмістасць вады (c) = 4.200 джоўляў/кг°C

Пытанне: Цеплыня (Q), якую атрымлівае вада, роўная…

Адказ:

Калорыі:

Q = m c ΔT

Q = (2 кг)( 4.200 джоўляў/кг°C)(90°C – 24°C)

Q = (2 кг)( 4.200 джоўляў/кг°C)(66°C)

Q = (132)( 4.200 джоўляў)

Q = 760 400 джоўляў

Правільны адказ — С.

5. Вада масай 5 грамаў награваецца ад 10°C да 40°C. Калі ўдзельная цеплаёмістасць вады роўная 1 кал/гр°C, колькасць цяпла, неабходная для павышэння тэмпературы вады, роўная...

А. 100 калорый

B. 150 калорый

C. 200 калорый

D. 400 калорый

Абмеркаванне

Вядома, што:

Маса (m) = 5 грамаў

Пачатковая тэмпература (T1 ₎ = 10 ^° C

Канчатковая тэмпература (T2 ₎ = 40 ^° C

Удзельная цеплаёмістасць вады (c) = 1 кал/гр°C

Пытанне: Колькі цяпла неабходна для павышэння тэмпературы вады

Адказ:

Формула нагрэву:

Q = mc ΔT

Q = (5 грамаў)( 1 кал/гр°C)(40 ^° C – 10 ^° C)

Q = (5)( 1 кал)(30)

Q = 150 калорый

Правільны адказ — Б.

6. Найлепшы цеплаправоднік — гэта...

А. алюміній

Б. ртуць

C. жалеза

D. шкло

Абмеркаванне

Ці добра матэрыял праводзіць цяпло, залежыць ад яго тыпу. Фізічная велічыня, якая паказвае здольнасць матэрыялу праводзіць цяпло, называецца цеплаправоднасцю. Чым вышэйшая цеплаправоднасць, тым лепш матэрыял праводзіць цяпло.

Ніжэй прыведзены значэнні цеплаправоднасці некалькіх матэрыялаў:

Алюміній = 200 Дж/мс ^C₂O

Жалеза = 40 Дж/мс ^C₂O

Ртуць = 8,30 Дж/мс ^C₂

Шкло = 0,84 Дж/мс ^C₂

Зыходзячы з вышэйзгаданых дадзеных, найбольшае значэнне цеплаправоднасці мае алюміній.

Правільны адказ — А.

7. 0,2 кг вады пры тэмпературы 25 ^° C награваецца з цеплынёй 42 000 джоўляў. Калі ўдзельная цеплаёмістасць вады = 4200 Дж/кг ^° C, то канчатковая тэмпература вады…..

А. 100 ^° C

B. 80 ^° C

75 ^° C

D. 50 ^° C

Абмеркаванне

Усе адзінкі вымярэння пададзены ў міжнародных адзінках, за выключэннем адзінак тэмпературы, якія застаюцца ў Цэльсіі, бо для цяпла выкарыстоўваецца адзінка Дж/кг ^° C.

Вядома, што:

Маса вады (м) = 0,2 кг

Цепла (Q) = 42.000 джоўляў

Удзельная цеплаёмістасць вады (c) = 4200 Дж/кг ^° C

Пачатковая тэмпература (T1 ₎ = 25 ^° C

Пытанне: Канчатковая тэмпература ( _T2 )

Адказ:

Формула нагрэву:

Q = mc ΔT = mc ( _T² – _T¹ )

Апісанне формулы:

Q = цеплаёмістасць, m = маса, c = удзельная цеплаёмістасць, ΔT = змена тэмпературы, T1 ₌ пачатковая тэмпература, T2 ₌ канчатковая тэмпература

Канчатковая тэмпература вады:

Q = mc ( _T² – _T¹ )

42.000 = (0,2)(4200)(Т2 _– 25)

42.000 = 840 (Т2 _– 25)

42.000 = 840 T ₂ – 21.000

42.000 + 21.000 = 840 _Т²

63.000 = 840 _Т²

Т2 = _63.000 / 840

Т2 = ₇₅ ^° C

Правільны адказ — С.

Змены тэмпературы і змены формы

8. Зыходзячы з графіка, колькасць цяпла, неабходная 5 кг вады ў працэсе пераходу ад C да D (удзельная цеплаёмістасць вады = 4.200 Дж/кг ^° C), складае…

А. 760 400 Дж

Б. 750 000 Дж

Каля 668 000 Дж

D. 600 000 Дж

Абмеркаванне

Вядома, што:

Маса вады (м) = 5 кг

Удзельная цеплаёмістасць вады (c) = 4200 Дж/кг ^° C

Пачатковая тэмпература (T1 ₎ = 0 ^° C

Канчатковая тэмпература (T2 ₎ = 10 ^° C

Змена тэмпературы ( ΔT) = 10 ^° C – 0 ^° C = 10 ^° C

Пытанне: Паглынутая цеплыня (Q)

Адказ:

Формула нагрэву:

Q = mc ΔT = (5 кг)(4200 Дж/кг ^° C)( 10 ^° C) = (5)(4200 Дж)( 10 ) = (50)(4200 Дж) = 210 000 джоўляў

Правільны адказ — А.

9. Паглядзіце на графік збоку! Колькасць цяпла, неабходная для пераўтварэння 200 грамаў лёду ў працэсе A ў C, калі ўдзельная цеплаёмістасць лёду складае 2100 Дж/кг ^° C, а цеплаёмістасць плаўлення лёду — 336 000 Дж/кг, гэта…

А. 4.200 джоўляў

B. 67.200 джоўляў

C. 71.400 джоўляў

D. 75.600 джоўлі

Абмеркаванне

Вядома, што:

Усе адзінкі вымярэння павінны быць пазначаны ў Міжнароднай сістэме адзінак.

Маса лёду (м) = 200 грамаў = 200/1000 кілаграмаў = 0,2 кілаграма

Удзельная цеплаёмістасць (c) = 2100 Дж/кг ^° C

Цеплата раставання лёду (L _F ) = 336 000 Дж/кг

Пытанне: Колькі цяпла патрабуецца ў працэсе ад А да С?

Адказ:

У працэсе ад А да Б цяпло паглынаецца лёдам, каб павысіць яго тэмпературу з -10 ^° C да 0 ^° C.

Колькасць цяпла, паглынутага ў працэсе ад А да В, разлічваецца па формуле цеплыні:

Q = mc ΔT

Апісанне формулы: Q = паглынутая цеплыня, m = маса лёду, c = удзельная цеплаёмістасць лёду, ΔT = змена тэмпературы

Такім чынам, колькасць паглынутага цяпла складае:

Q1 = mcΔT = (0,2)( 2100)(0-(-10) = ₍ 0,2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 джоўляў

У працэсах ад B да C цяпло паглынаецца для расплаўлення ўсяго лёду ў ваду. У гэтым працэсе адбываецца толькі змена стану, але не змяняецца тэмпература. Тэмпература лёду і вады застаецца на ўзроўні 0 ^° C.

Колькасць цяпла, паглынутага ў працэсах B-C, разлічваецца па формуле цеплыні:

Q2 = м L _F = (0,2 кг)( 336 000 Дж _/ кг) = 67200 джоўляў

Колькасць цяпла, паглынутага ў працэсе ад А да С:

Q = Q1 ₊ Q2 ₌ 4200 джоўляў + 67 200 джоўляў = 71 400 джоўляў

Правільны адказ — С.

10. Паглядзіце на наступны графік вынікаў эксперыменту!

Калі награваецца 2 кг вады, а цеплатворная здольнасць вадзяной пары складае 2,27 х 10⁶ ^Дж /кг, удзельная цеплатворная здольнасць вады — 4.200 Дж/кг ^° C, а ціск паветра — 1 атмасфера, то колькасць цеплыні, неабходнай для працэсу пераходу ад кропкі B да кропкі C, складае...

А. 3.360 кіладжоўляў

B. 4.540 кіладжоўляў

C. 4.876 кіладжоўляў

D. 5.212 кіладжоўляў

Абмеркаванне

Вядома, што:

Маса вады (м) = 2 кг

Цеплатворнасць вадзяной пары (L _V ) = 2,27 x 10 ⁶ Дж/кг

Удзельная цеплаёмістасць вады (c) = 4.200 Дж/кг ^° C

Пытанне: Колькасць цяпла, якая паглынаецца падчас працэсу ад B да C.

Адказ:

У працэсах ад А да Б цяпло, якое паглынае вада, выкарыстоўваецца для павышэння тэмпературы вады з 60 ^° C да 100 ^° C. Пры ціску паветра ў 1 атмасферу тэмпература кіпення вады складае 100 ^° C, і пасля дасягнення тэмпературы 100 ^° C вада больш не змяняецца, а пераходзіць з вадкага стану ў газападобнае.

У працэсах B–C паглынутая цеплыня выкарыстоўваецца для выпарэння ўсёй вады ў газ. Колькасць паглынутай цеплыні разлічваецца па формуле:

Q = м L _V = (2 кг)(2,27 x 10 ⁶ Дж/кг) = 4,54 x 10 ⁶ джоўляў = 4540 x 10 ³ джоўляў = 4540 кіладжоўляў

Правільны адказ — Б.

11.

Звярніце ўвагу на наступны графік
Лёд масай 50 грамаў награваецца ад -5^oC да вады пры тэмпературы 60^oC вады. Калі цеплыня плаўлення лёду = 80 кал/грам, то ўдзельная цеплаёмістасць лёду = 0,5 кал/грам ^oC, удзельная цеплаёмістасць вады = 1 кал/грам ^oC, тады колькасць цяпла, неабходнага падчас працэсу ад C да D, роўная….

А. 125 калорый
B. 3.000 калорый
C. 4.000 калорый
D. 7.125 калорый

Абмеркаванне

Вядома, што:
Маса лёду (m es) = 50 грамаў
Тэмпература лёду (T es) = -5 ^oC
Удзельная цеплаёмістасць лёду (c es) = 0,5 кал/грам ^oC
Цеплыня раставання лёду (L лёду) = 80 кал/грам
Тэмпература вады (T вады) = 60 ^oC
Удзельная цеплаёмістасць вады (км вады) = 1 кал/грам ^oC
Пытанне: Колькасць цяпла ў працэсе ад C да D
Адказ:

У працэсе ад А да Б тэмпература лёду змяняецца з -5 ^oC становіцца 0 ^oC
У працэсе B–C увесь лёд ператвараецца ў ваду (цвёрдае цела ператвараецца ў вадкасць). У гэтым працэсе тэмпература не змяняецца.
У працэсе C да D тэмпература вады змяняецца ад 0 ^oC становіцца 60 ^oC

Неабходная колькасць цяпла ў працэсах ад А да Б:
Q = mc ΔT
Q = (м_es)(с)_es)(0 – Т_es)
Q = (50)(0,5)(0-(-5)) = (50)(0,5)(5) = 125 калорый
Неабходнае цяпло ў працэсах B-C:
Q = м L
Q = м_es L_es
Q = (50)(80) = 4000 калорый
Неабходнае цяпло ў працэсах C-D:
Q = mc ΔT
Q = (м_{паветра})(с)_{паветра})(Т_{паветра} - 0)
Q = (50)(1)(60-0) = (50)(1)(60) = 3000 калорый

Неабходнае цяпло ў працэсах ад А да D:
Q = 125 + 4000 + 3000
Q = 7125 калорый

Аўтар разлічвае колькасць цяпла, неабходнага для кожнага працэсу, каб дапамагчы вам зразумець, як вырашыць гэтую праблему. Пытанне ў тым, колькі цяпла патрабуецца для працэсаў ад C да D.

Правільны адказ — Б.

12.

Зыходзячы з графіка побач з колькасцю спёка У працэсе ABC патрабуецца 3 кг лёду… (удзельная цеплаёмістасць es = 2.100 Дж/кг^oC, цеплыня плаўлення es = 336 000 Дж/кг)

А. 630 кДж
B. 819 кДж
каля 1071 кДж
D. 3276 кДж

Абмеркаванне

На малюнку вышэй паказаны працэс пераўтварэння лёду ў ваду.
У працэсе AB цяпло выкарыстоўваецца для павышэння тэмпературы лёду з -10^oC да 0^oC.
Q = mc (дэльта Т)
Q = (3)(2100)(0-(-10)) = (3)(2100)(10) = 63 000 джоўляў = 63 кДж (кДж = кіладжоўлі)
У працэсе BC цяпло выкарыстоўваецца для расплаўлення ўсяго лёду ў ваду. У гэтым працэсе тэмпература лёду не змяняецца.
Q = м L_F
Q = (3)(336 000) = 1 008 000 джоўляў
Колькасць цяпла, неабходная для ўтварэння лёду ў працэсе ABC, складае:
63 кДж + 1.008 кДж = 1071 кДж
Правільны адказ — С.

13.

Звярніце ўвагу на графік награвання 500 грамаў лёду пры тэмпературы -10^oC ніжэй! Калі ўдзельная цеплаёмістасць лёду складае 2100 Дж/кг^oC, удзельная цеплаёмістасць вады 4.200 Дж/кг^oC, а цеплата плаўлення лёду складае 336 000 Дж/кг. Колькі цяпла патрабуецца для працэсу BCD?

А. 760 400 Дж
Б. 750 000 Дж
Каля 668 000 Дж
D. 600 000 Дж

Абмеркаванне
Маса лёду выражаецца ў грамах, таму пераўтварыце яе ў кілаграмы (міжнародныя адзінкі). 500 грамаў = 0,5 кг.
У працэсе BC цяпло выкарыстоўваецца для расплаўлення ўсяго лёду ў ваду.
Q = м L_F
Q = (0,5)(336 000) = 1 008 000 джоўляў
У працэсе CD цяпло выкарыстоўваецца для павышэння тэмпературы вады ад 0^oC да 30^oC
Q = mc (дэльта Т)
Q = (0,5)(4200)(30-0) = (0,5)(4200)(30) = 63 000 джоўляў
Колькасць цяпла, неабходнага для лёду ў працэсе BCD:
168 000 джоўляў + 63 000 джоўляў = 231 000 джоўляў
Правільны адказ — Д.

14.
Паглядзіце на графік награвання 1 кг лёду ніжэй! Калі ўдзельная цеплаёмістасць лёду складае 2.100 Дж/кг^oC, цеплыня плаўлення лёду складае 336 000 Дж/кг, а ўдзельная цеплаёмістасць вады — 4.200 Дж/кг.^oC, тады цяпло, неабходнае для працэсу PQR, складае…
А. 760 400 Дж
Б. 750 000 Дж
Каля 668 000 Дж
D. 600 000 Дж
Абмеркаванне
У працэсе PQ цяпло выкарыстоўваецца для павышэння тэмпературы лёду з -5^oC да 0^oC
Q = mc (дэльта Т)
Q = (1)(2100)(0-(-5)) = (1)(2100)(5) = 10 500 джоўляў
У працэсе QR цяпло выкарыстоўваецца для расплаўлення ўсяго лёду ў ваду.
Q = м L_F
Q = (1)(336 000) = 1 008 000 джоўляў
Колькасць цяпла, неабходнага для атрымання лёду ў працэсе PQR, складае:
168 000 джоўляў + 63 000 джоўляў = 231 000 джоўляў
Правільны адказ — Д.

15. Паглядзіце на графік награвання для 1 кг лёду ніжэй!

Калі ўдзельная цеплаёмістасць лёду складае 2.100 Дж/кг ^° C, цеплыня плаўлення лёду — 336 000 Дж/кг, а ўдзельная цеплаёмістасць вады — 4.200 Дж/кг ^° C, то ў працэсе PQR неабходная колькасць цяпла…

А. 760 400 Дж

Б. 750 000 Дж

Каля 668 000 Дж

D. 600 000 Дж

Абмеркаванне

Вядома, што:

Маса лёду = 1 кг

Цеплата раставання лёду (L _F ) = 336 000 Дж/кг

Удзельная цеплаёмістасць лёду (c es) = 2.100 Дж/кг ^° C

Удзельная цеплаёмістасць вады (c вады) = 4.200 Дж/кг ^° C

Пытанне: Цяпло, неабходнае ў працэсе PQR

Адказ:

У працэсе P у Q цяпло выкарыстоўваецца для павышэння тэмпературы лёду ад -5 ^° C да 0 ^° C. Цяпло разлічваецца па формуле: Q = mc ΔT, дзе Q = цяпло, m = маса лёду, c = удзельная цеплаёмістасць лёду, ΔT = змена тэмпературы ад -5 ^° C да 0 ^° C.

Неабходная цяпло ў працэсе ад P да Q:

Q = mc ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 джоўляў

У працэсе Q у R цяпло выкарыстоўваецца для расплаўлення ўсяго лёду ў ваду. У гэтым працэсе тэмпература не змяняецца. Цяпло разлічваецца па формуле: Q = m L _F , дзе Q = цеплыня, m = маса лёду, L _F = цеплыня плаўлення лёду.

Неабходная для працэсу цяпло ад Q да R:

Q = m L _F = (1)(336 000) = 336 000 Джоўляў

Агульная колькасць калорый:

10500 + 336 000 = 346 500 джоўляў

Правільны адказ — Д.

Крыніца пытання:

Пытанні нацыянальнага экзамену па прыродазнаўстве ў сярэдняй школе/ісламскай сярэдняй школе