Exemples de preguntes sobre temperatura i calor

15 exemples de preguntes sobre temperatura i calor

Calibratge del termòmetre

1. El termòmetre calibrat X mostra -30^o al punt de congelació de l'aigua i 90^o al punt d'ebullició de l'aigua. Temperatura 60^oX és igual a …

A. 20 ^oC

B. 45 ^oC

C. 50 ^oC

D. 75 ^oC

E. 80 ^oC

Discussió

Se sap que:

Punt de congelació de l'aigua al termòmetre X = -30^o

El punt d'ebullició de l'aigua al termòmetre X = 90^o

Preguntat: 60^oX = … ^oC

Resposta:

A l'escala Fahrenheit, el punt de congelació de l'aigua és de 32^oF i el punt d'ebullició de l'aigua és de 212^oF. Hi ha una diferència de 212 entre el punt de congelació i el punt d'ebullició de l'aigua.^o - 32^o = 180^o.

A l'escala Celsius, el punt de congelació de l'aigua és 0^oC i el punt d'ebullició de l'aigua és de 100^oC. Hi ha una diferència de 100 °C entre el punt de congelació i el punt d'ebullició de l'aigua.^o - 0^o = 100^o.

A l'escala X, el punt de congelació de l'aigua és de -30^oX i el punt d'ebullició de l'aigua és de 90^oX. Hi ha una diferència de 90 graus entre el punt de congelació i el punt d'ebullició de l'aigua.^o – (-30^o) = 90^o + 30^o = 120^o.

Converteix l'escala X a l'escala Celsius:

La resposta correcta és D.

Expansió

2. Una barra metàl·lica s'escalfa a una temperatura de 80^oLa longitud C esdevé 115 cm. Si el coeficient de dilatació lineal del metall és 3.10^{-3 o}C^-1 i la temperatura inicial del metall és de 30^oC, aleshores la longitud inicial del metall és….

A. 100 cm

B. 101,5 cm

C. 102 cm

D. 102,5 cm

103 cm

Discussió

Se sap que:

Temperatura inicial (T₁) = 30^oC

Temperatura final (T₂) = 80^oC

Canvi de temperatura (ΔT) = 80^oC - 30^oC = 50^oC

El coeficient de dilatació lineal del metall (α) = 3.10^{-3 o}C^-1

Longitud final del metall (L) = 115 cm

Preguntat: La longitud inicial del metall (L_o)

Resposta:

Fórmula d'expansió de longitud:

La resposta correcta és A.

3. Una vareta de llautó té inicialment 40 cm de llargada. Quan s'escalfa a una temperatura de 80^oLa longitud C esdevé 40,04 cm. Si el coeficient de dilatació lineal del llautó és de 2,0 x 10^{-5 o}C^-1 Així doncs, la temperatura inicial de la vareta de llautó és….

A. 20 ^oC

B. 22 ^oC

C. 25 ^oC

D. 30 ^oC

E. 50 ^oC

Discussió

Se sap que:

Temperatura final (T₂) = 80^oC

Longitud inicial (L_o) = 40 cm

Longitud final (L) = 40,04 cm

Increment de longitud (ΔL) = 40,04 cm – 40 cm = 0,04 cm

El coeficient de dilatació lineal del llautó (α) = 2,0 x 10^{-5 o}C^-1

Preguntat: Temperatura inicial (T₁)

Resposta:

Fórmula d'expansió metàl·lica:

0,04 = (2,0 x 10^-5)(40)(80 – T₁)

0,04 = (80 x 10^-5)(80 – T₁)

0,04 = 0,0008 (80 – T₁)

0,04 = 0,064 – 0,0008 T₁

0,0008 T₁ = 0,064 - 0,040

0,0008 T₁ = 0,024

T₁ = 30^oC

La resposta correcta és D.

Transferència de calor per conducció

4. Barres metàl·liques de la mateixa mida, però fetes de metalls diferents, s'uneixen tal com es mostra a la imatge següent. Si la conductivitat tèrmica del metall I és 4 vegades la conductivitat del metall II, aleshores la temperatura a la unió dels dos metalls és...

A. 45⁰ C

B. 40⁰ C

C. 35⁰ C

D. 30⁰ C

E. 25⁰ C

Discussió

Se sap que:

La mateixa mida de tija

Conductivitat tèrmica del metall I = 4k

Conductivitat tèrmica del metall II = k

Temperatura de la punta metàl·lica I = 50⁰ C

Temperatura de la punta metàl·lica II = 0⁰ C

Preguntat: Temperatura a la unió dels dos metalls

Resposta:

La fórmula per a la taxa de transferència de calor per conducció:

Descripció: Q/t = taxa de transferència de calor, k = conductivitat tèrmica, A = superfície superficial, T₁-T₂ = canvi de temperatura, l = longitud de la vareta

Temperatura al pla límit P i Q:

Dues barres metàl·liques A i B tenen la mateixa mida, de manera que la superfície (A) i la longitud (l) de les barres s'eliminen de l'equació.

La resposta correcta és B.

5. Presta atenció a la següent afirmació!

(1) Conductivitat metàl·lica

(2) La diferència de temperatura entre els extrems metàl·lics

(3) Longitud del metall

(4) Massa metàl·lica

Els factors que determinen la velocitat de propagació de la calor en un metall són...

A. (1), (2) i (3)

B. (1) i (4)

C. (2) i (4)

D. (3) i (4)

E. (4) només

Discussió

Segons la fórmula de la velocitat de transferència de calor per conducció, els factors que determinen la velocitat de transferència de calor són la conductivitat del metall (k), la diferència de temperatura entre els extrems del metall (T) i la longitud del metall (l). La massa del metall no té cap efecte.

La resposta correcta és A.

6. Dues barres PQ de la mateixa mida, però de diferents tipus de metall, estan unides tal com es mostra a la figura següent. Si el coeficient de conducció tèrmica P és el doble del coeficient de conducció tèrmica Q, aleshores la temperatura al límit entre P i Q és...

A. 84°C

B. 78°C

C. 72 °C

D. 70°C

E. 90°C

Discussió

Se sap que:

Les varetes PQ tenen la mateixa mida.

Coeficient de conducció tèrmica del metall P (k_P) = 2k

Coeficient de conducció tèrmica del metall Q (k)_Q) = k

Preguntat: Temperatura al pla límit P i Q

Resposta:

La fórmula per a la taxa de transferència de calor per conducció:

Descripció: Q/t = taxa de transferència de calor, k = conductivitat tèrmica, A = superfície superficial, T₁-T₂ = canvi de temperatura, l = longitud de la vareta

Temperatura al pla límit P i Q:

Les barres PQ tenen la mateixa mida, de manera que A i l s'eliminen de l'equació.

No hi ha una resposta correcta.

Canvi de forma

7. 1 kg de gel a una temperatura de 0 ^oC barrejat amb 0,5 kg d'aigua a temperatura 0 ^oC, doncs…

A. part de l'aigua es congela

B. part del gel es fon

C. tot el gel es fon

D. tota l'aigua es congela

E. la massa de gel a l'aigua roman constant

Discussió

La paraula gel indica aigua en forma sòlida, mentre que la paraula aigua indica aigua en forma líquida.

A una temperatura de 0^oEl gel experimenta un canvi de sòlid a líquid. Perquè el gel canviï d'estat, el gel ha d'absorbir calor. El gel està barrejat amb aigua, de manera que el gel ha d'absorbir calor de l'aigua. Tanmateix, la temperatura de l'aigua també és de 0 °C.^oC de manera que el gel no pot absorbir calor. Així, la massa de gel a l'aigua roman constant.

La resposta correcta és E.

Principi Negre

8. En un recipient de ferro amb una massa de 200 grams hi ha 100 grams d'oli a una temperatura de 20 ^oC. Es col·loquen 50 grams de ferro a una temperatura de 75 al recipient. ^oC. Si la temperatura del recipient augmenta en 5^oC dan calor específica oli = 0,43 cal/g ^oC, aleshores la calor específica del ferro és...

A. 0,143 cal/g ^oC

B. 0,098 cal/g ^oC

C. 0,084 cal/g ^oC

D. 0,075 cal/g ^oC

E. 0,064 cal/g ^oC

Discussió

Se sap que:

Massa del recipient de ferro (m) = 200 gr

Temperatura inicial del recipient de ferro (T₁) = 20^oC

L'oli es troba dins del recipient de ferro, de manera que la temperatura de l'oli és igual a la temperatura del recipient de ferro.

Temperatura final del recipient de ferro (T₂) = 20^oC+5^oC = 25^oC

Massa d'oli (m) = 100 grams

Calor específica de l'oli (c oil) = 0,43 cal/g ^oC

Temperatura inicial de l'oli (T₁) = 20^oC

L'oli és al recipient de manera que està en equilibri tèrmic amb el recipient de ferro. Per tant, si la temperatura final del recipient de ferro és de 25^oC, la temperatura final de l'oli és de 25^oC.

Temperatura final de l'oli (T₂) = 20^oC+5^oC = 25^oC

Massa de ferro (m) = 50 grams

Temperatura inicial del ferro (T₁) = 75^oC

El ferro està immers en oli en un recipient, de manera que el ferro està en equilibri tèrmic amb l'oli i el recipient. Per tant, si la temperatura final del recipient és de 25^oC, la temperatura final del ferro és de 25^oC.

Preguntat: Calor específica del ferro (c ferro)

Resposta:

Calor alliberada pel ferro:

Q = mc⁻¹ ΔT = (50)(c)(75-25) = (50)(c)(50) = 2500c calories

Calor absorbida pel recipient de ferro:

Q = mc⁻¹ ΔT = (200)(c)(25-20) = (200)(c)(5) = 1000c calories

Calor absorbida per l'oli:

Q = mc⁻¹ ΔT = (100)(0,43)(25-20) = (43)(5) = 215 calories

El principi de Black estableix que en un sistema tancat i aïllat, la calor alliberada per un objecte a alta temperatura és absorbida per un objecte a baixa temperatura.

Q alliberada = Q absorbida

2500 °C = 1000 °C + 215

2500 °C – 1000 °C = 215

1500c = 215

c = 215/1500

c = 0,143 cal/g ^oC

La resposta correcta és A.

9. Un got que conté 200 grams d'aigua a una temperatura de 20 °C s'omple amb 50 grams de gel a una temperatura de -2 °C. Si només es produeix un intercanvi de calor entre l'aigua i el gel, després d'assolir l'equilibri, s'obtindrà el següent: (c aigua = 1 cal/gr °C; c_es = 0,5 cal/gr°C; L = 80 cal/gr)

A. tot el gel es fon i la temperatura és superior a 0 °C

B. tot el gel es fon i la temperatura és de 0 °C

C. No tot el gel es fon i la temperatura és de 0 °C

D. la temperatura de tot el sistema és inferior a 0 °C

E. part de l'aigua es congela i la temperatura del sistema és de 0 °C

Discussió

Se sap que:

Massa d'aigua (m_aire) = 200 grams

Temperatura de l'aigua (T_aire) = 20^oC

Calor específica de l'aigua (c_aire) = 1 cal/gr°C

Massa de gel (m_es) = 50 grams

Temperatura del gel (T_es) = -2^oC

Calor específica del gel (c)_es) = 0,5 cal/gr°C

Calor de fusió de l'aigua (L) = 80 cal/gr

Resposta:

Escalfar per augmentar la temperatura del gel de -2^oC a 0^oC:

Q = mc ΔT

Q = (50 grams)(0,5 cal/gr°C)(0^oC – (-2^oC))

Q = (50)(0,5 cal)(2)

Q = 50 calories

Escalfeu per fondre tot el gel i convertir-lo en aigua:

Q = m L = (50 grams)(80 cal/gram) = 4000 calories

Escalfar per baixar la temperatura de tota l'aigua de 20^oC a 0^oC:

Q = mc ΔT

Q = (200 grams)(1 cal/gr°C)(0^oC – (20^oC))

Q = (200)(1 cal)(-20)

Q = -4000 calories

Un signe positiu significa que s'afegeix calor, un signe negatiu significa que s'allibera calor.

Escalfar per augmentar la temperatura del gel a 0^oC són 50 calories, i la calor necessària per fondre tot el gel és de 4000 calories. Per tant, la calor total necessària per fondre tot el gel és de 4050 calories. La calor disponible és la calor alliberada per l'aigua, que són 4000 calories.

Es pot concloure que la calor disponible no és suficient per fondre tot el gel i convertir-lo en aigua. La major part del gel s'ha fos i convertit en aigua, però una petita part no. Aquesta aigua i el gel restant es troben a una temperatura de 0 °C.^oC.

La resposta correcta és C.

10. Una peça d'alumini que pesa 200 grams a una temperatura de 20^oEs posa C en un recipient d'aigua amb una massa de 100 grams i una temperatura de 80^oC. Si se sap que la calor específica de l'alumini és de 0,22 cal/g ^oC i la calor específica de l'aigua és d'1 cal/g ^oC, aleshores la temperatura final de l'alumini és propera a…

A. 20^oC

B. 42^oC

C. 62^oC

D. 80^oC

E. 100^oC

Discussió

És conegut :

Massa d'alumini = 200 grams

Temperatura de l'alumini = 20^oC

Massa d'aigua = 100 grams

Temperatura de l'aigua = 80^oC

Calor específica de l'alumini = 0,22 cal/g ^oC

Calor específica de l'aigua = 1 cal/g ^oC

Preguntat temperatura final de l'alumini

Jawab :

L'alumini és a l'aigua, de manera que la temperatura final de l'alumini és = la temperatura final de l'aigua.

La calor alliberada per l'aigua a temperatura més alta (Q alliberada) = la calor absorbida per l'alumini a temperatura més baixa (Q absorbida)

m_aire c (ΔT) = m_alumini c (ΔT)

(100)(1)(80 – T) = (200)(0,22)(T – 20)

(100)(80 – T) = (44)(T – 20)

8000 – 100T = 44T – 880

8000 + 880 = 44T + 100T

8880 = 144T

T = 62^oC

La resposta correcta és C.

11. Una moneda amb una massa de 50 g a una temperatura de 85 °C es submergeix en 50 g d'aigua a una temperatura de 29,8 °C (calor específica de l'aigua = 1 cal.g ^-1 .°C^-1 ). Si la temperatura final és de 37 °C i el recipient no absorbeix calor, aleshores la calor específica del metall és…

A. 0,15 cal.g ^-1 .°C^-1

B. 0,30 cal.g ^-1 .°C^-1

C. 1,50 cal.g ^-1 .°C^-1

D. 4,8 cal.g ^-1 .°C^-1

E. 7,2 cal.g ^-1 .°C^-1

Discussió

És conegut :

Massa del metall (m_logam) = 50 grams

Temperatura del metall = 85^oC

Massa d'aigua (m_aire) = 50 grams

Temperatura de l'aigua = 29,8^oC

Calor específica de l'aigua (c_aire) = 1 cal.g ^-1 .°C^-1

Temperatura final de la mescla = 37^oC

Preguntat : calor específica del metall (c metall)

Jawab :

La calor alliberada pel metall a temperatura més alta (Q alliberada) = la calor absorbida per l'aigua a temperatura més baixa (Q absorbida)

m_logam c (ΔT) = m_aire c (ΔT)

(50)(c)(85 – 37) = (50)(1)(37 – 29,8)

(c)(85 – 37) = (1)(37 – 29,8)

48 c = 7,2

c = 0,15 cal.g ^-1 .°C^-1

La resposta correcta és A.

12. Un glaçó de gel de 50 grams a 0 °C es submergeix en 200 grams d'aigua a 30 °C col·locada en un recipient especial. Suposem que el recipient no absorbeix calor. Si la calor específica de l'aigua és d'1 cal.g^{- 1} ° C ^-1 i la calor de fusió del gel és de 80 cal.g ^-1, aleshores la temperatura final de la mescla és….

A. 5°C

B. 8°C

C. 11 °C

D. 14°C

E. 17°C

Discussió

És conegut :

Massa de gel (m_es) = 50 grams

Temperatura del gel = 0 °C

Massa d'aigua (m_aire) = 200 grams

Temperatura de l'aigua = 30^oC

Calor específica de l'aigua (c_aire) = 1 cal.g^{- 1} ° C ^-1

Calor de fusió del gel (L_es) = 80 cal.g ^-1

Preguntat : temperatura final de la mescla

Jawab :

Primera estimació de l'estat final:

La calor alliberada per l'aigua per baixar la seva temperatura de 30^oC a 0^oC:

Q_lepes = m_aire c_aire (ΔT) = (200)(1)(30-0) = (200)(30) = 6000

La calor necessària per fondre tot el gel:

Q_treballador = m_es L_es = (50)(80) = 4000

La calor utilitzada per fondre tot el gel és només de 4000, mentre que la quantitat de calor disponible és de 6000. Es pot concloure que la temperatura final de la mescla és superior a 0.^oC.

Principi Negre :

Calor alliberada per l'aigua = calor per fondre tot el gel + calor per augmentar la temperatura de l'aigua gelada

(m_aire)(c_aire)(ΔT) = (m_es)(L_es) + (m_es)(c_aire)(ΔT)

(200)(1)(30-T) = (50)(80) + (50)(1)(T-0)

(200)(30-T) = (50)(80) + (50)(T-0)

6000 – 200T = 4000 + 50T – 0

6000 – 4000 = 50T + 200T

2000 = 250T

T = 2000/250

T = 8^oC

La resposta correcta és B.

Canvis en l'estat de la matèria

13. El gràfic següent mostra la relació entre la temperatura (T) i la calor (Q) aplicada a 1 gram de sòlid. La quantitat de calor de vaporització del sòlid és...
A. 60 calories/gram
B. 70 calories/gram
C. 80 calories/gram
D. 90 calories/gram
E. 100 calories/gram
Discussió:La calor de vaporització és la quantitat de calor absorbida (o alliberada) per 1 gram d'un objecte per canviar el seu estat de líquid a gas (o de gas a líquid).
És conegut :
Calor absorbida o alliberada: Q = 140 calories – 60 calories = 80 calories
Massa del sòlid: m = 1 gram
Preguntat :
Calor de vapor (L)_v) sòlids?
Jawab :
Fórmula per determinar la calor del vapor :
Q = m L_v
Descripció: Q = calor absorbida o alliberada, m = massa de la substància, L_v = calor del vapor
L_v = Q / m
L_v = 80 calories / 1 gram
L_v = 80 calories/gram
La resposta correcta és C.

14. A continuació es mostra un gràfic de la calor en funció de la temperatura d'1 kg de vapor a pressió normal. El punt d'ebullició de l'aigua és de 2256 x 10³ J/kg i la calor específica de l'aigua és de 4,2 x 10³ J/kg K, aleshores la calor alliberada en el canvi de vapor a aigua és…
A. 4,50 × 10³ Joule
B. 5,20 × 10³ Joule
C. 2,00 × 10⁶ Joule
D. 2,26 × 10⁶ Joule
E. 4,40 × 10⁶ Joule

Discussió:
És conegut :
Calor de vapor o calor bullent (L_v) = 2.256 x 10³ J / kg
Calor específica de l'aigua (c) = 4200 J/kg K
Massa de vapor (m) = 1 kg
Preguntat :
Calor alliberada (Q)?
Jawab :
Q = m L_v
Q = (1 kg)(2.256 x 10³ J/kg)
Q = 2256 x 10³ Joule
Q = 2,256 x 10⁶ Joule
La resposta correcta és D.

15. La quantitat de calor absorbida per augmentar la temperatura de 2 kg d'aigua de -2 ^oC a 10 ^oC és… Calor específica de l'aigua = 4.200 J/kg C^o, calor específica del gel = 2.100 J/kg C^o, calor de fusió de l'aigua (L_F) = 334.000 J/kg
760.400 J
B. 750.000 J
C. 668.000 J
D. 600.000 J
E. 540.000 J
Discussió:
És conegut :
Massa (m) d'aigua = 2 kg
Temperatura inicial (T) = -2 ^oC
Temperatura final (T) = 10 ^oC
Calor específica del gel (c es) = 2100 J/kg C^o
Calor específica de l'aigua (c aigua) = 4200 J/kg C^o
Calor de fusió de l'aigua (L)_F) = 334.000 J/kg
Preguntat :
Calor absorbida (Q)?
Jawab :
Canvi de temperatura de -2 ^oC a 10 ^oC passa per diverses etapes.
Etapa 1, la temperatura del gel augmenta de -2 ^oC a 0 ^oC (l'augment de la temperatura del gel s'atura al punt de congelació de l'aigua, que és 0 ^oC)
Etapa 2, tot el gel es fon (l'estat sòlid canvia a estat líquid a la temperatura de congelació de l'aigua, que és 0 ^oC)
Etapa 3, la temperatura de l'aigua torna a augmentar des de 0 ^oC a 10 ^oC)
Així doncs, a partir d'una temperatura de -2 ^oC a 0 ^oC, l'aigua encara està en forma sòlida. A la temperatura 0 ^oC, hi ha un canvi de sòlid a líquid. Després que l'estat sòlid canviï a estat líquid, la temperatura de l'aigua torna a augmentar des de 0 ^oC a 10 ^oC.
Q₁ = (m)(c es)(delta T) = (2 kg)(2100 J/kg C^o) (0 ^oC – (-2 ^oC)) = (2)(2100 J)(2) = 8400 J
Q₂ = (m)(L)_F) = (2 kg)(334.000 J/kg) = 668.000 J
Q₃ = (m)(c aigua)(delta T) = (2 kg)(4200 J/kg C^o) (10 ^oC - 0 ^oC)) = (2)(4200 J)(10) = 84000 J
Calor absorbida:
Q = Q₁ +Q₂ +Q₃
Q = 8400 J + 668.000 J + 84000 J
Q = 760.400 Joules
La resposta correcta és A.

Font de la pregunta:

Preguntes de física de l'examen nacional per a secundària/institut professional