Příklady otázek o teple a změnách skupenství

15 příkladů tepla a změn skupenství

Diskuse o problémech s teplem

1. K ohřátí mořské vody o 1 °C je zapotřebí 3900 joulů tepla . Pokud je měrná tepelná kapacita mořské vody 3,9 × 10³ ^J /kg°C, pak je hmotnost mořské vody…

A. 100 kg

B. 10 kg

cca 1 kg

D. 0,1 kg

Diskuse

Je známo, že:

Změna teploty ( ΔT ) = 1 ^° C

Teplo (Q) = 3900 Joulů

Měrná tepelná kapacita mořské vody (c) = 3,9 x 10³ ^J /kg°C = 3900 J/kg°C

Otázka: Hmotnost mořské vody (m)

Odpověď:

Tepelný vzorec:

Q = mcΔT

Popis: Q = teplo, m = hmotnost, c = měrné teplo, ΔT = změna teploty

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

Takže hmotnost mořské vody (m) = 1 kilogram

Správná odpověď je C.

2. Měď o hmotnosti 2 kg při teplotě 30 °C přijímá 39 000 J tepla. Pokud je měrná tepelná kapacita mědi 390 J/kg °C, pak je konečná teplota mědi...

A. 80 °C

B. 50 °C

30 °C

D. 20 °C

Diskuse

Je známo, že:

Hmotnost (m) = 2 kg

Počáteční teplota (T1 ₎ = 30 ^° C

Absorbované teplo (Q) = 39 000 Joulů

Měrná tepelná kapacita (c) mědi = 390 J/kg ^° C

Otázka: Konečná teplota mědi ( _T2 )

Odpověď:

Tepelný vzorec:

Q = mcΔT

Popis: Q = teplo, m = hmotnost, c = měrné teplo, ΔT = změna teploty

Q = mc ΔT = mc ( _T² – _T¹ )

39 000 = (2)( 390)(T ₂ – 30)

100 = (2)(1)(T2 _– 30)

100 = (2)(T2 _– 30)

50 = _T2 – 30

T2 = 50 + ₃₀

T2 = ₈₀ ^° C

Správná odpověď je A.

3. K ohřátí 5 kg vody z 15 °C na 40 °C je potřeba….

(měrná tepelná kapacita vody 4,2 × 10³ ^J /kg°C)

A. 525.000 J

B. 420.000 J

C. 150.000 J

D. 21.000 J

Diskuse

Je známo, že:

Hmotnost (m) = 5 kg

Počáteční teplota (T1 ₎ = 15 °C

Konečná teplota (T2 ₎ = 40 °C

Měrná tepelná kapacita vody (c) = 4,2 × 10³ ^J /kg°C

Otázka: Teplo (Q)

Odpověď:

Tepelný vzorec:

Q = mcΔT

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

Q = (5)( 4,2 × 10³ ^J )(25)

Q = 525 x ^10³ J

Q = 525.000 Joulů

Správná odpověď je A.

4. 2 kg vody z teploty 24 °C se ohřeje na 90 °C. Pokud je měrná tepelná kapacita 4 200 Joulů/kg °C, pak teplo přijaté vodou je...

A. 336.000 joulů

B. 259.200 joulů

C. 554.400 Joulů

D. 543.600 Joulů

Diskuse

Je známo, že:

Hmotnost vody (m) = 2 kg

Počáteční teplota (T1 ₎ = 24 °C

Konečná teplota (T2 ₎ = 90 °C

Měrná tepelná kapacita vody (c) = 4 200 Joulů/kg°C

Otázka: Teplo (Q) přijaté vodou je….

Odpověď:

Kalorie:

Q = m c ΔT

Q = (2 kg)( 4 200 Joulů/kg °C)(90 °C – 24 °C)

Q = (2 kg)( 4 200 Joulů/kg °C)( 66 °C)

Q = (132)( 4 200 joulů)

Q = 554.400 Joulů

Správná odpověď je C.

5. Voda o hmotnosti 5 gramů se zahřeje z 10 °C na 40 °C. Pokud je měrná tepelná kapacita vody 1 cal/gr °C, množství tepla potřebné ke zvýšení teploty vody je...

A. 100 kalorií

B. 3 000 kalorií

C. 4 000 kalorií

D. 7 125 kalorií

Diskuse

Je známo, že:

Hmotnost (m) = 5 gramů

Počáteční teplota (T1 ₎ = 10 ^° C

Konečná teplota (T2 ₎ = 40 ^° C

Měrná tepelná kapacita vody (c) = 1 cal/gr°C

Otázka: Teplo potřebné ke zvýšení teploty vody

Odpověď:

Tepelný vzorec:

Q = mcΔT

Q = (5 gramů)( 1 kcal/gr °C)(40 ^° C – 10 ^° C)

Q = (5)( 1 kcal)( 30)

Q = 150 kalorií

Správná odpověď je B.

6. Nejlepším vodičem tepla je...

A. hliník

B. rtuť

C. železo

D. sklo

Diskuse

Zda materiál vede teplo dobře či nikoli, závisí na jeho druhu. Fyzikální veličina, která udává schopnost materiálu vést teplo, se nazývá tepelná vodivost. Čím vyšší je tepelná vodivost, tím lepší je schopnost materiálu vést teplo.

Níže jsou uvedeny hodnoty tepelné vodivosti několika materiálů:

Hliník = 200 J/ms ^C₂O

Železo = 40 J/ms ^C₂O

Rtuť = 8,30 J/ms ^C₂O

Sklo = 0,84 J/m/s ^C₂O

Na základě výše uvedených údajů má největší hodnotu tepelné vodivosti hliník.

Správná odpověď je A.

7. 0,2 kg vody o teplotě 25 ^° C se zahřeje s tepelnou kapacitou 42 000 joulů. Pokud je měrná tepelná kapacita vody = 4200 J/kg ^° C, pak je konečná teplota vody…..

A. 100 ^° C

B. 80 ^° C

75 ^° C

D. 50 ^° C

Diskuse

Všechny jednotky jsou vyjádřeny v mezinárodních jednotkách, s výjimkou teplotních jednotek, které stále používají stupně Celsia, protože teplo používá jednotku J/kg ^° C.

Je známo, že:

Hmotnost vody (m) = 0,2 kg

Teplo (Q) = 42.000 Joulů

Měrná tepelná kapacita vody (c) = 4 200 J/kg ^° C

Počáteční teplota (T1 ₎ = 25 ^° C

Otázka: Konečná teplota ( _T2 )

Odpověď:

Tepelný vzorec:

Q = mc ΔT = mc ( _T² – _T¹ )

Popis vzorce:

Q = teplo, m = hmotnost, c = měrné teplo, ΔT = změna teploty, T1 ₌ počáteční teplota, _T2 = konečná teplota

Konečná teplota vody je:

Q = mc( _T² – _T¹ )

42 000 = (0,2)(4200)(T2 _– 25)

42 000 = 840 (T2 _– 25)

42 000 = 840 T2 _– 21 000

42 000 + 21 000 = 840 _T2

63.000 2 = 840 _T²

T2 = 63 000 / ₈₄₀

T2 = ₇₅ ^° C

Správná odpověď je C.

Změny teploty a změny tvaru

8. Na základě grafu je množství tepla potřebné pro 5 kg vody v procesu z C do D (měrná tepelná kapacita vody = 4 200 J/kg ^° C)…

A. 210.000 J

B. 420.000 J

C. 21.000.000 J

D. 42.000.000 J

Diskuse

Je známo, že:

Hmotnost vody (m) = 5 kg

Měrná tepelná kapacita vody (c) = 4 200 J/kg ^° C

Počáteční teplota (T1 ₎ = 0 ^° C

Konečná teplota (T2 ₎ = 10 ^° C

Změna teploty ( ΔT) = 10 ^° C – 0 ^° C = 10 ^° C

Otázka: Absorbované teplo (Q)

Odpověď:

Tepelný vzorec:

Q = mc ΔT = (5 kg)(4200 J/kg ^° C)( 10 ^° C) = (5)(4200 J)( 10 ) = (50)(4200 J) = 210 000 Joulů

Správná odpověď je A.

9. Podívejte se na graf na boku! Množství tepla potřebné k přeměně 200 gramů ledu v procesu A na C, pokud je měrné teplo ledu 2100 J/kg ^° C a teplo tání ledu 336 000 J/kg, je…..

A. 4.200 joulů

B. 67.200 joulů

C. 71.400 Joulů

D. 75.600 Joulů

Diskuse

Je známo, že:

Všechny jednotky musí být vyjádřeny v mezinárodní soustavě jednotek.

Hmotnost ledu (m) = 200 gramů = 200/1000 kilogramů = 0,2 kilogramu

Měrná tepelná kapacita (c) = 2100 J/kg ^° C

Teplo tajícího ledu (LF ₎ = 336 000 J/kg

Otázka: Kolik tepla je potřeba v procesu z bodu A do bodu C?

Odpověď:

V procesech A až B je teplo absorbováno ledem, čímž se jeho teplota zvýší z -10 ^° C na 0 ^° C.

Množství tepla absorbovaného v procesech A až B se vypočítá pomocí vzorce pro výpočet tepla:

Q = mcΔT

Popis vzorce: Q = absorbované teplo, m = hmotnost ledu, c = měrné teplo ledu, ΔT = změna teploty

Takže množství absorbovaného tepla je:

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

V procesech B až C se teplo absorbuje k roztavení veškerého ledu na vodu. V tomto procesu dochází pouze ke změně skupenství a nedochází ke změně teploty. Teplota ledu a vody zůstává na 0 ^° C.

Množství tepla absorbovaného v procesech B až C se vypočítá pomocí vzorce pro výpočet tepla:

Q2 = mL F ₌ (0,2 kg)( 336 000 J _/ kg) = 67 200 Joulů

Množství tepla absorbovaného v procesu A až C:

Q = _Q1 + Q2 ₌ 4200 joulů + 67200 joulů = 71400 joulů

Správná odpověď je C.

10. Podívejte se na následující graf s výsledky experimentu!

Pokud se zahřeje 2 kg vody a teplo vodní páry = 2,27 x 10⁶ ^J /kg, měrné teplo vody = 6 4.200 J/kg ^° C a tlak vzduchu je 1 atmosféra, pak množství tepla potřebné pro proces z B do C je...

A. 3 360 kilojoulů

B. 4 540 kilojoulů

C. 4 876 kilojoulů

D. 5.212 kilojoulů

Diskuse

Je známo, že:

Hmotnost vody (m) = 2 kg

Teplo vodní páry (L _V ) = 2,27 x 10 ⁶ J/kg

Měrná tepelná kapacita vody (c) = 4 200 J/kg ^° C

Otázka: Množství tepla absorbovaného během procesu z bodu B do bodu C.

Odpověď:

V procesech A až B se teplo absorbované vodou využívá ke zvýšení teploty vody z 60 ^° C na 100 ^° C. Při tlaku vzduchu 1 atmosféra je teplota varu vody 100 ^° C a po dosažení teploty 100 ^° C voda již nedochází k žádným dalším změnám teploty, ale dochází ke změně z kapalného na plynné skupenství.

V procesech B až C se absorbované teplo využívá k odpaření veškeré vody do plynu. Množství absorbovaného tepla se vypočítá pomocí vzorce:

Q = m L _V = (2 kg)(2,27 x 10⁶ ^J /kg) = 4,54 x 10⁶ ^Joulů = 4540 x ^10⁶ Joulů = 4540 kilojoulů

Správná odpověď je B.

11.

Věnujte pozornost následujícímu grafu
Led o hmotnosti 50 gramů se zahřeje z -5^o°C do vody o teplotě 60^oC vody. Pokud je teplo tání ledu = 80 cal/gram, měrné teplo ledu = 0,5 cal/gram ^oC, měrné teplo vody = 1 kcal/gram ^oC, pak množství tepla potřebné během procesu z C do D je….

A. 125 kalorií
B. 3 000 kalorií
C. 4 000 kalorií
D. 7 125 kalorií

Diskuse

Je známo, že:
Hmotnost ledu (m es) = 50 gramů
Teplota ledu (T es) = -5 ^oC
Měrná tepelná kapacita ledu (c es) = 0,5 cal/gram ^oC
Teplo tání ledu (L ledu) = 80 kal/gram
Teplota vody (T vody) = 60 ^oC
Měrné teplo vody (c vody) = 1 cal/gram ^oC
Otázka: Množství tepla v procesu C až D
Odpověď:

V procesu A až B se teplota ledu změní z -5 ^oC se stane 0 ^oC
V procesech B až C se veškerý led přemění na vodu (z pevné látky na kapalinu). V tomto procesu se teplota nemění.
V procesu C až D se teplota vody mění z 0 ^oC se stane 60 ^oC

Teplo potřebné v procesech A až B:
Q = mcΔT
Q = (m_es)(C_es)(0 – T_es)
Q = (50)(0,5)(0-(-5)) = (50)(0,5)(5) = 125 kalorií
Teplo potřebné v procesech B až C:
Q = m L
Q = m_es L_es
Q = (50)(80) = 4000 kalorií
Teplo potřebné v procesech C až D:
Q = mcΔT
Q = (m_vzduch)(C_vzduch)(T_vzduch - 0)
Q = (50)(1)(60-0) = (50)(1)(60) = 3000 kalorií

Teplo potřebné v procesech A až D:
Q = 125 + 4000 + 3000
Q = 7125 kalorií

Autor vypočítává množství tepla potřebného pro každý proces, aby vám pomohl pochopit, jak tento typ problému řešit. Otázkou je teplo potřebné pro procesy C až D.

Správná odpověď je B.

12.

Na základě grafu vedle počtu teplo V procesu ABC je potřeba 3 kg ledu… (specifické teplo es = 2 100 J/kg^oC, teplo tání es = 336 000 J/kg)

A. 630 kJ
B. 819 kJ
cca 1071 kJ
D. 3276 kJ

Diskuse

Výše uvedený graf znázorňuje proces změny skupenství ledu na vodu.
V procesu AB se teplo používá ke zvýšení teploty ledu z -10^oC až 0^oC.
Q = mc (delta T)
Q = (3)(2100)(0-(-10)) = (3)(2100)(10) = 63 000 Joulů = 63 kJ (kj = kilo Joulů)
V procesu BC se teplo využívá k roztavení veškerého ledu na vodu. V tomto procesu se teplota ledu nemění.
Q = m L_F
Q = (3)(336 000) = 1 008 000 joulů
Množství tepla potřebné pro led v procesu ABC je:
63 kJ + 1 008 kJ = 1071 kJ
Správná odpověď je C.

13.

Věnujte pozornost grafu ohřevu 500 gramů ledu při teplotě -10^oC pod ! Pokud je měrná tepelná kapacita ledu 2100 J/kg^o°C, měrné teplo vody 4 200 J/kg^oC a teplo tání ledu je 336 000 J/kg. Kolik tepla je potřeba pro proces BCD?

A. 31.500 J
B. 63.000 J
C. 168.000 J
D. 231.000 J

Diskuse
Hmotnost ledu se vyjadřuje v gramech, proto ji převeďte na kilogramy (mezinárodní jednotky). 500 gramů = 0,5 kg.
V procesu BC se teplo využívá k roztavení veškerého ledu na vodu.
Q = m L_F
Q = (0,5)(336 000) = 1 008 000 joulů
V procesu CD se teplo využívá ke zvýšení teploty vody z 0^oC až 30^oC
Q = mc (delta T)
Q = (0,5)(4200)(30-0) = (0,5)(4200)(30) = 63 000 joulů
Množství tepla potřebného pro led v procesu BCD:
168 000 joulů + 63 000 joulů = 231 000 joulů
Správná odpověď je D.

14.
Podívejte se na graf ohřevu pro 1 kg ledu níže! Pokud je měrná tepelná kapacita ledu 2 100 J/kg^oC, měrné teplo tání ledu je 336 000 J/kg a měrné teplo vody je 4 200 J/kg^oC, pak teplo potřebné v procesu PQR je…
A. 10.500 J
B. 21.000 J
C. 336.000 J
D. 346.500 J
Diskuse
V procesu PQ se teplo používá ke zvýšení teploty ledu z -5^oC až 0^oC
Q = mc (delta T)
Q = (1)(2100)(0-(-5)) = (1)(2100)(5) = 10 500 Joulů
V procesu QR se teplo využívá k roztavení veškerého ledu na vodu.
Q = m L_F
Q = (1)(336 000) = 1 008 000 joulů
Množství tepla potřebného pro led v procesu PQR je:
168 000 joulů + 63 000 joulů = 231 000 joulů
Správná odpověď je D.

15. Podívejte se na graf ohřevu pro 1 kg ledu níže!

Pokud je měrné teplo ledu 2 100 J/kg ^° C, teplo tání ledu je 336 000 J/kg a měrné teplo vody je 4 200 J/kg ^° C, pak teplo potřebné v procesu PQR je…

A. 10.500 J

B. 21.000 J

C. 336.000 J

D. 346.500 J

Diskuse

Je známo, že:

Hmotnost ledu = 1 kg

Teplo tajícího ledu (LF ₎ = 336 000 J/kg

Měrná tepelná kapacita ledu (c es) = 2 100 J/kg ^° C

Měrné teplo vody (c vody) = 4 200 J/kg ^° C

Otázka: Teplo potřebné v procesu PQR

Odpověď:

V procesu P na Q se teplo využívá ke zvýšení teploty ledu z -5 ^° C na 0 ^° C. Teplo se vypočítá pomocí vzorce: Q = mc ΔT, kde Q = teplo, m = hmotnost ledu, c = měrné teplo ledu, ΔT = změna teploty z -5 ^° C na 0 ^° C.

Teplo potřebné v procesu P až Q:

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

V procesu Q-R se teplo využívá k roztavení veškerého ledu na vodu. V tomto procesu se teplota nemění. Teplo se vypočítá pomocí vzorce: Q = m L _F , kde Q = teplo, m = hmotnost ledu, L _F = teplo tání ledu.

Teplo potřebné v procesu Q až R:

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

Celkový počet kalorií:

10500 + 336 000 = 346 500 joulů

Správná odpověď je D.

Zdroj otázky:

Otázky z celostátní zkoušky z přírodních věd pro druhý stupeň základní školy/islámského stupně základní školy