Formula za toplinu Promjena stanja Prijenos topline

Primjeri pitanja i formule za promjene stanja toplote, prijenos toplote, Blackov princip

Toplota fuzije

1. Toplina topljenja vode je 80 cal/gram. To znači….

A. Potrebno je 80 kalorija da se temperatura 1 grama vode povisi za 1 stepen
B. Potrebno je 80 kalorija da se 1 gram vode potpuno pretvori u paru.
C. Potrebno je 80 kalorija da se održi temperatura 1 grama vode.
D. Potrebno je 80 kalorija da se 1 gram leda potpuno pretvori u vodu.

Diskusija
Tačan odgovor je D.

Promjena oblika

2.
Pogledajte grafik rezultata sljedećeg eksperimenta!

2 kg vode na temperaturi od 60 ^° C će ispariti. Ako je toplota vodene pare 2,27 x 10 ⁶ J/kg, specifična toplota vode 4200 J/(kg ^° C) i pritisak vazduha 76 cmHg, tada je toplota potrebna za BC proces….

A. 336 kilodžula
B. 4540 kilodžula
Cca 4876 kilodžula
D. 5212 kilodžula

Diskusija
Poznato je da:
Masa vode (m) = 2 kg
Temperatura vode (T) = 60^oC
Toplota vodene pare (L)_V) = 2,27 x 10⁶ J / kg
Specifična toplota vode (c) = 4200 J/(kg ^oC)
Pritisak zraka (P) = 76 cmHg
Pitanje: Toplota potrebna za BC proces
Odgovor:
Proces AB = Voda se zagrijava sa temperature od 60^oC do 100^oC. U ovom procesu, toplota se koristi za povećanje temperature vode. Toplina se izračunava pomoću formule: Q = mc ΔT
Proces BC = Voda isparava. U ovom procesu, toplota se ne koristi za podizanje temperature, već za isparavanje vode. Toplina se izračunava pomoću formule: Q = m L_V
Proces C- = Para se zagrijava. U ovom procesu, toplota se koristi za povećanje temperature pare. Toplina se izračunava pomoću formule: Q = mc ΔT.
Dakle, ako se temperatura vode promijeni, tada se koristi toplotna formula Q = mc ΔT, ako se promijeni oblik vode, tada se koristi toplotna formula Q = m L_V.

Toplota potrebna za BC proces:
Q = m L_V
Q = (2 kg)(2,27 x 10⁶ J/kg)
Q = 4,54 x 10⁶ Joule
Q = 4.540.000 Džula
Q = 4.540 kilodžula
Tačan odgovor je B.

3. Slijedeće su grupe promjena stanja koje oslobađaju toplotu:
A. Zamrzavanje, kondenzacija, sublimacija
B. Topljenje, isparavanje, kristalizacija
C. Topljenje, isparavanje, kondenzacija
D. Zamrzavanje, isparavanje, sublimacija
Diskusija
Općenito, postoje dvije vrste promjena stanja, i to promjene stanja koje apsorbiraju toplinu i promjene stanja koje oslobađaju/oslobađaju toplinu.
Pri promjeni stanja koja apsorbira toplinu, objekt apsorbira toplinu sve dok se toplina u objektu ne poveća, a zatim se stanje objekta promijeni. Pri promjeni stanja koja oslobađa toplinu, objekt oslobađa toplinu sve dok se toplina u objektu ne smanji, a zatim se stanje objekta promijeni.
Ako objekt apsorbira toplinu, njegovo agregatno stanje se mijenja iz čvrstog u tekuće pa u plinovito.
Ako objekat oslobodi toplotu, tada se njegovo agregatno stanje mijenja iz gasovitog u tečno pa u čvrsto.

Obratite pažnju na odgovor na gornje pitanje.
Smrzavanje = promjena stanja objekta iz tekućeg u čvrsto (uz oslobađanje topline)
Kondenzacija = promjena stanja objekta iz plinovitog u tekuće (uz oslobađanje topline)
Sublimacija = promjena stanja objekta iz plinovitog u čvrsto (uz oslobađanje topline)
Topljenje = promjena stanja objekta iz čvrstog u tečno (apsorbira toplotu)
Isparavanje = promjena stanja objekta iz tekućeg u plinovito (apsorbira toplinu)
Kristalizacija = promjena stanja objekta iz čvrstog u plinovito (apsorbira toplinu)
Tačan odgovor je A.

Prijenos topline

4. Stakleni prozor ima debljinu 8 mm i površinu od 1 m²Ako je temperatura zraka vani 30^oC i u 20^oC, a toplotna provodljivost stakla je 0,8 W/m^oC, onda je količina energije koja prolazi kroz staklo za 1 sat... megadžula
A. 360
B. 36
C. 6
D. 3,6
Diskusija
Poznato je da:
Debljina stakla (l) = 8 mm = 8 / 1000 = 0,008 m
Površina stakla (A) = 1 m²
Temperaturna razlika (ΔT) = 30^oC–20^oC = 10^oC
Toplotna provodljivost stakla (k) = 0,8 W/m^oC
Vremenski interval (t) = 1 sat = 60 (60 sekundi) = 3600 sekundi
Pitanje: Količina energije koja prolazi kroz staklo za 1 sat
Odgovor:
Formula za brzinu prenosa toplote kondukcijom:

Količina energije koja prolazi kroz staklo za 1 sat:

Tačan odgovor je D.

5. Metalna šipka je dugačka 1 m. Jedan kraj se zagrijava na konstantnoj temperaturi od 150^oC dok se drugi kraj održava na sobnoj temperaturi, odnosno 30^oC. Temperatura dijela štapa koji je udaljen 30 cm od zagrijanog kraja je….
A. 36^oC
B. 84^oC
C. 114^oC
D. 125^oC
Diskusija
Poznato je da:
Dužina metalne šipke (l) = 1 metar
Temperaturna razlika (ΔT) = 150^oC–30^oC = 120^oC
Pitanje: Temperatura dijela štapa koji je udaljen 30 cm od zagrijanog kraja
Odgovor:
Izračunajte brzinu prenosa toplote kondukcijom:

Izračunajte temperaturu dijela štapa koji je udaljen 30 cm od zagrijanog kraja:
Dužina metalne šipke (l) = 30 cm = 0,3 metra
Temperaturna razlika (ΔT) = 150–T

Tačan odgovor je C.

Izvor pitanja:

Pitanja iz fizike za SBMPTN