Calore è cambiamentu di fase - prublemi è suluzioni
1. Sicondu u graficu, chì hè u calore assorbitu da 5 kg d'acqua durante u prucessu CD? Calore specificu di l'acqua = 4,200 J/kg ° C.
Cunnisciutu:
Massa (m) = 5 kg
Calore specificu di l'acqua (c) = 4200 J/kg o C
Temperatura iniziale (T1 ) = 0 ° C
Temperatura finale (T2 ) = 10 ° C
A variazione di temperatura (ΔT) = 10 ° C – 0 ° C = 10 ° C
Cercasi: Calore (Q)
Soluzione:
Q = mc ΔT = (5 kg)(4200 J/kg o C)(10 o C) = (5)(4200 J)(10) = (50)(4200 J) = 210 000 Joule
2. Chì ghjè u calore assorbitu da 20 grammi di ghjacciu durante u prucessu AC, se u calore specificu di u ghjacciu hè 2100 J/kg ° C è u calore di fusione per u ghjacciu hè 336,000 J/kg.
Cunnisciutu:
Massa di ghiacciu (m) = 200 grammi = 200/1000 chilogrammi = 0.2 chilogrammi
Calore specificu (c) = 2100 J/kg o C
Calore di fusione per u ghjacciu (L F ) = 336,000 J/kg
Ricercatu: Calore assorbitu da u ghjacciu durante u prucessu AC
Soluzione:
Durante u prucessu AB, u calore hè assorbitu da u ghjacciu per cambià a so temperatura da -10 ° C à 0 ° C.
Q = mc ΔT
Q = calore, m = massa di ghjacciu, c = calore specificu di u ghjacciu, ΔT = a variazione di temperatura
Q 1 = mc ΔT = (0.2)(2100)(0-(-10) = (0.2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 Joule
Durante u prucessu BC, u calore hè assurbitu per scioglie tuttu u ghjacciu in acqua. In questu prucessu cambia solu di fase è ùn ci hè micca cambiamentu di temperatura. A temperatura di u ghjacciu è di l'acqua ferma à 0 ° C.
Calore assorbitu durante u prucessu BC:
Q 2 = m L F = (0.2 kg)(336 000 J/kg) = 67 200 Joule
Calore assorbitu durante u prucessu AC:
Q = Q1 + Q2 = 4200 Joule + 67,200 Joule = 71,400 Joule
3. Un'acqua di 2 kg hè riscaldata, è u calore di vaporizazione per l'acqua = 2.27 x 10⁶ J /kg, u calore specificu per l'acqua = 4,200 J/kg o C è a pressione atmosferica hè 1 atm, chì hè u calore assorbitu da l'acqua durante u prucessu BC?
Cunnisciutu:
Massa (m) = 2 kg
Calore di vaporizazione per l'acqua (L V ) = 2.27 x 10 6 J/kg
Calore specificu per l'acqua (c) = 4,200 J/kg o C
Ricercatu: Calore assorbitu durante u prucessu BC.
Soluzione:
In u prucessu AB, u calore hè assorbitu per aumentà a temperatura di l'acqua da 60 ° C à 100 ° C.
Q = m L V = (2 kg)(2.27 x 10⁶ J /kg) = 4.54 x 10⁶ Joule = 4540 x 10⁶ Joule = 4540 kilo Joule
4. Basatu annantu à a figura sottu, se a massa di u ghjacciu hè 500 grammi, u calore specificu hè 2100 J/kg ° C è u calore latente di fusione di u ghjacciu hè 336 000 J/kg. Determinate u calore necessariu in u prucessu P-Q-R.
Cunnisciutu:
Massa di ghiacciu (m) = 500 grammi = 500/1000 kg = 0.5 kg
Calore specificu per u ghjacciu (c) = 2100 J/kg o C
Calore latente di fusione (L F ) = 336,000 J/kg
Cercasi: Calore
Soluzione:
Prucessu PQ = calore assurbitu per elevà a temperatura di u ghjacciu da -4 ° C à 0 ° C
Prucessu QR = calore assurbitu da u ghjacciu per scioglie tuttu u ghjacciu in acqua
Calore assorbitu durante u prucessu PQ calculatu cù l'equazione:
Q = mc ΔT
Q = calore, m = massa, c = calore specificu di u ghjacciu, ΔT = a variazione di temperatura
U calore assorbitu da u ghjacciu durante u prucessu PQ hè calculatu cù sta equazione:
Q = (0.5 kg)(2100 J/kg o C)(0 o C-(-4 o C))
Q = (0.5 kg)(2100 J/kg o C)(0 o C + 4 o C)
Q = (0.5 kg)(2100 J/kg o C)(4 o C)
Q = (0.5)(2100 J)(4)
Q = 4200 Joule
U calore assorbitu durante u prucessu QR calculatu cù sta equazione:
Q = m L F
Q = (0.5 kg)(336 000 J/kg)
Q = (0.5)(336 000 J)
Q = 168,000 Joule
Calore tutale:
Q = 4200 Joule + 168,000 Joule
Q = 172,200 Joule
Q = 172.2 kilo Joule
Q = 172.2 kJ
5. Ghiacciu cù una massa di 50 grammi riscaldatu da -5 ° C in acqua à 60 ° C. Sè u calore di fusione per u ghjacciu hè 80 cal/gramu, u calore specificu per u ghjacciu hè 0.5 cal/gramu ° C, u calore specificu per l'acqua hè 1 cal/gramu ° C, determinate u calore necessariu in u prucessu CD.
Cunnisciutu:
Massa di u ghjacciu = massa di l'acqua (m) = 50 grammi 
Calore latente di fusione per u ghjacciu (L F ) = 80 cal/grammu
Calore specificu per u ghjacciu (c ghjacciu) = 0.5 cal/grammu o C
Calore specificu per l'acqua (c acqua) = 1 cal/grammu o C
Ricercatu: Calore necessariu in u prucessu CD
Soluzione:
In u prucessu da A à B, u calore hè adupratu per elevà a temperatura di u ghjacciu da -5 ° C à 0 ° C. U calore hè calculatu cù sta equazione: Q = mc ΔT, induve Q = calore, m = massa di ghjacciu, c = calore specificu per u ghjacciu, ΔT = u cambiamentu di temperatura da -5 ° C à 0 ° C.
In u prucessu da B à C, u calore hè adupratu per scioglie tuttu u ghjacciu in acqua. In questu prucessu, a temperatura ùn hè micca cambiata. U calore hè calculatu cù sta equazione: Q = m L F , induve Q = calore, m = massa di ghjacciu, L F = calore latente di fusione di u ghjacciu.
In u prucessu da C à D, u calore hè adupratu per elevà a temperatura di l'acqua da 0 ° C à 60 ° C. U calore hè calculatu cù sta equazione: Q = mc ΔT, induve Q = calore, m = massa di l'acqua, c = calore specificu di l'acqua, ΔT = u cambiamentu di temperatura da 0 ° C à 60 ° C.
U calore necessariu da u prucessu C à D:
Q = mc ΔT = (50 grammi)(1 cal/gramma o C)(60 o C-0 o C) = (50)(1)(60) cal = 3000 cal
6. Sè a massa di u ghjacciu hè 1 kg, u calore specificu di u ghjacciu hè 2100 J/kg o C, u calore latente di fusione per u ghjacciu hè 336,000 J/kg è u calore specificu di l'acqua hè 4200 J/kg o C, allora determinate u calore necessariu in u prucessu PQR.
Cunnisciutu:
Massa di ghiaccio = 1 kg
Calore latente di fusione di u ghjacciu (L F ) = 336,000 J/kg
Calore specificu di u ghjacciu (c ghjacciu) = 2,100 J/kg o C
Calore specificu di l'acqua (c acqua) = 4,200 J/kg o C
Ricercatu: Calore necessariu in u prucessu PQR
Soluzione:
In u prucessu da P à Q, u calore hè adupratu per elevà a temperatura di u ghjacciu da -5 ° C à 0 ° C. U calore hè calculatu cù sta equazione: Q = mc ΔT, induve Q = calore , m = massa di ghjacciu , c = calore specificu di u ghjacciu, ΔT = u cambiamentu di temperatura da -5 ° C à 0 ° C.
Calore necessariu in u prucessu da P à Q:
Q = mc ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 Joule
In u prucessu da Q à R, u calore necessariu per scioglie tuttu u ghjacciu in acqua. In questu prucessu, a temperatura ùn cambia micca. U calore hè calculatu cù sta equazione: Q = m L F , induve Q = calore , m = massa di ghjacciu , L F = calore latente di fusione di u ghjacciu.
Calore necessariu in u prucessu Q à R:
Q = m L F = (1)(336,000) = 336,000 Joule
Calore tutale:
10,500 + 336,000 = 346,500 Joule
- Chì ghjè u calore latente?
- AvantiU calore latente hè l'energia termica necessaria per cambià a fase di una sustanza senza cambià a so temperatura. Rappresenta l'energia necessaria per rompe o furmà ligami intermolecolari durante i cambiamenti di fase.
- Perchè a temperatura ferma custante durante un cambiamentu di fase?
- AvantiDurante un cambiamentu di fase, tutta l'energia termica furnita o rimossa hè aduprata per cambià a fase di a sustanza. Questa energia hè aduprata per rompe o furmà ligami intermolecolari, micca per aumentà l'energia cinetica o a temperatura di a sustanza.
- Chì ghjè a differenza trà u calore latente di fusione è u calore latente di vaporizazione ?
- AvantiU calore latente di fusione si riferisce à l'energia termica necessaria per cambià una sustanza da solida à liquida (o vice versa) à u so puntu di fusione. U calore latente di vaporizazione si riferisce à l'energia termica necessaria per cambià una sustanza da liquida à gas (o vice versa) à u so puntu di ebullizione.
- Perchè avemu fretu quandu escemu da una piscina in un ghjornu ventu, ancu s'è a temperatura di l'aria hè calda ?
- AvantiQuandu l'acqua s'evapora da a nostra pelle, subisce un cambiamentu di fase da liquidu à vapore. Stu prucessu richiede energia, chì hè presa da a nostra pelle in forma di calore, ciò chì face chì a nostra pelle si senti più fresca.
- Perchè u vapore à 100 °C hè più periculosu chè l'acqua bollente à 100 °C ?
- AvantiU vapore cuntene più energia chè l'acqua bollente perchè hà assorbitu u calore latente di vaporizazione durante u cambiamentu di fase da l'acqua à u vapore. Quandu u vapore si condensa nantu à a pelle, libera sta energia supplementaria, pruvucendu brusgiature più gravi chè l'acqua bollente.
- Cumu aghjunghjendu sale à u ghjacciu ne abbassa u puntu di fusione ?
- AvantiL'aghjunta di sale perturba l'equilibriu trà a fusione è a congelazione di a mistura acqua-ghiacciu. Questu face chì più ghjacciu si scioglie à una temperatura più bassa di u solitu, abbassendu efficacemente u puntu di congelazione di a mistura.
- Perchè a sudazione aiuta à rinfrescà u corpu in un ghjornu caldu?
- AvantiU sudore, quandu hè evaporatu da a pelle, subisce un cambiamentu di fase da liquidu à gas. Stu prucessu d'evaporazione richiede energia, chì hè presa da a pelle, rinfrescendula cusì.
- Chì ghjè a sublimazione in u cuntestu di i cambiamenti di fase?
- AvantiA sublimazione hè u cambiamentu di fase direttu da un solidu à un gasu senza passà per a fase liquida. Un esempiu cumunu hè u ghjacciu seccu (diossidu di carbonu solidu) chì passa direttamente in gasu di diossidu di carbonu.
- Perchè ci vole energia termica per scioglie u ghjacciu ancu s'è a temperatura ferma à 0 °C ?
- AvantiL'energia termica hè aduprata per rompe i ligami intermuleculari chì tenenu u ghjacciu in a so struttura solida. Una volta chì sti ligami sò rotti, u ghjacciu passa à a fase liquida, ancu s'ellu ùn ci hè micca cambiamentu di temperatura.
- Cumu a pressione affetta u puntu di ebullizione di un liquidu?
- AvantiIn generale, aumentà a pressione esterna alza u puntu d'ebullizione di un liquidu, mentre chì diminuisce a pressione abbassa u puntu d'ebullizione. Hè per quessa chì l'acqua bolle à temperature inferiori à 100 °C à alta quota, induve a pressione atmosferica hè più bassa.
