Fórmula de la calor Canvi d'estat Transferència de calor

Exemples de preguntes i fórmules per a canvis d'estat de calor, transferència de calor, principi de Black

Calor de fusió

1. La calor de fusió de l'aigua és de 80 cal/gram. Això significa….

A. Es necessiten 80 calories per augmentar la temperatura d'1 gram d'aigua en 1 grau.
B. Es necessiten 80 calories per convertir completament 1 gram d'aigua en vapor.
C. Es necessiten 80 calories per mantenir la temperatura d'1 gram d'aigua.
D. Es necessiten 80 calories per convertir completament 1 gram de gel en aigua.

Discussió
La resposta correcta és D.

Canvi de forma

2.
Mireu el gràfic dels resultats del següent experiment!

2 kg d'aigua a una temperatura de 60 ^° C s'evaporaran. Si la calor del vapor d'aigua és de 2,27 x 10⁶ ^J /kg, la calor específica de l'aigua és de 4200 J/(kg ^° C) i la pressió de l'aire és de 76 cmHg, aleshores la calor necessària per al procés de reacció nuclear és...

A. 336 quilojoules
B. 4540 quilojoules
C. 4876 quilojoules
D. 5212 quilojoules

Discussió
Se sap que:
Massa d'aigua (m) = 2 kg
Temperatura de l'aigua (T) = 60^oC
Calor del vapor d'aigua (L_V) = 2,27 x 10⁶ J / kg
Calor específica de l'aigua (c) = 4200 J/(kg) ^oC)
Pressió atmosfèrica (P) = 76 cmHg
Pregunta: Calor necessària per al procés BC
Resposta:
Procés AB = L'aigua s'escalfa des d'una temperatura de 60^oC a 100^oC. En aquest procés, s'utilitza calor per augmentar la temperatura de l'aigua. La calor es calcula mitjançant la fórmula: Q = mc ΔT
Procés BC = L'aigua s'evapora. En aquest procés, la calor no s'utilitza per augmentar la temperatura, sinó per evaporar l'aigua. La calor es calcula mitjançant la fórmula: Q = m L_V
Procés C- = S'escalfa vapor. En aquest procés, s'utilitza calor per augmentar la temperatura del vapor. La calor es calcula mitjançant la fórmula: Q = mc ΔT.
Així doncs, si la temperatura de l'aigua canvia, la fórmula de calor utilitzada és Q = mc ΔT, si la forma de l'aigua canvia, la fórmula de calor utilitzada és Q = m L_V.

Calor necessària per al procés BC:
Q = m L_V
Q = (2 kg)(2,27 x 10⁶ J/kg)
Q = 4,54 x 10⁶ Joule
Q = 4.540.000 Joules
Q = 4.540 quilojoules
La resposta correcta és B.

3. Els següents són grups de canvis d'estat que alliberen calor:
A. Congelació, condensació, sublimació
B. Fusió, evaporació, cristal·lització
C. Fusió, evaporació, condensació
D. Congelació, evaporació, sublimació
Discussió
En general, hi ha dos tipus de canvis d'estat, és a dir, els canvis d'estat que absorbeixen calor i els canvis d'estat que alliberen/alliberen calor.
En un canvi d'estat que absorbeix calor, un objecte absorbeix calor fins que la calor de l'objecte augmenta, aleshores l'estat de l'objecte canvia. En un canvi d'estat que allibera calor, un objecte allibera calor fins que la calor de l'objecte disminueix, aleshores l'estat de l'objecte canvia.
Si un objecte absorbeix calor, l'estat de l'objecte canvia de sòlid a líquid i a gas.
Si un objecte allibera calor, l'estat de l'objecte canvia de gas a líquid a sòlid.

Presteu atenció a la resposta a la pregunta anterior.
Congelació = canvi d'estat d'un objecte de líquid a sòlid (alliberant calor)
Condensació = canvi d'estat d'un objecte de gas a líquid (alliberant calor)
Sublimació = canvi d'estat d'un objecte de gas a sòlid (alliberant calor)
Fusió = canvi d'estat d'un objecte de sòlid a líquid (absorbeix calor)
Evaporació = canvi d'estat d'un objecte de líquid a gas (absorbeix calor)
Cristal·lització = canvi d'estat d'un objecte de sòlid a gas (absorbeix calor)
La resposta correcta és A.

Transferència de calor

4. Una finestra de vidre té un gruix de 8 mm i una superfície d'1 m²²Si la temperatura de l'aire exterior és de 30^oC i en 20^oC i la conductivitat tèrmica del vidre és de 0,8 W/m^oC, aleshores la quantitat d'energia que passa a través del vidre en 1 hora és de... megajoules
A. 360
B. 36
C. 6
D. 3,6
Discussió
Se sap que:
Gruix del vidre (l) = 8 mm = 8 / 1000 = 0,008 m
Àrea de vidre (A) = 1 m²²
Diferència de temperatura (ΔT) = 30^oC–20^oC = 10^oC
Conductivitat tèrmica del vidre (k) = 0,8 W/m^oC
Interval de temps (t) = 1 hora = 60 (60 segons) = 3600 segons
Pregunta: La quantitat d'energia que passa a través del vidre en 1 hora
Resposta:
La fórmula per a la taxa de transferència de calor per conducció:

La quantitat d'energia que passa a través del vidre en 1 hora:

La resposta correcta és D.

5. Una vareta metàl·lica fa 1 m de llarg. Un extrem s'escalfa a una temperatura constant de 150^oC mentre que l'altre extrem es manté a temperatura ambient, és a dir, a 30^oC. La temperatura de la part de la vareta que es troba a 30 cm de l'extrem escalfat és….
A. 36^oC
B. 84^oC
C. 114^oC
D. 125^oC
Discussió
Se sap que:
Longitud de la vareta metàl·lica (l) = 1 metre
Diferència de temperatura (ΔT) = 150^oC–30^oC = 120^oC
Pregunta: La temperatura de la part de la vareta que es troba a 30 cm de l'extrem escalfat
Resposta:
Calcula la velocitat de transferència de calor per conducció:

Calcula la temperatura de la part de la vareta que es troba a 30 cm de l'extrem escalfat:
Longitud de la vareta metàl·lica (l) = 30 cm = 0,3 metres
Diferència de temperatura (ΔT) = 150–T

La resposta correcta és C.

Font de la pregunta:

Preguntes de física de SBMPTN