Eksempelspørgsmål om varme og tilstandsændringer

15 eksempler på varme og tilstandsændringer

Diskussion af varmeproblemer

1. For at hæve temperaturen af ​​havvand med 1°C kræves der 3900 joule varme . Hvis havvandets specifikke varme er 3,9 × ^10³ J/Kg°C, så er havvandets masse…

A. 100 kg

B. 10 kg

Ca. 1 kg

D. 0,1 kg

Diskussion

Det er kendt, at:

Temperaturændring ( ΔT ) = 1 ^° C

Varme (Q) = 3900 Joule

Havvandets specifikke varme (c) = 3,9 x 10³ ^J /Kg°C = 3900 J/Kg°C

Spørgsmål: Masse af havvand (m²)

Svar:

Varmeformel:

Q = mc ΔT

Beskrivelse: Q = varme, m = masse, c = specifik varme, ΔT = temperaturændring

m = Q / c ΔT = 3900 / (3900)(1) = 3900 / 3900 = 1

Så massen af ​​havvand (m) = 1 kilogram

Det rigtige svar er C.

2. Kobber med en masse på 2 kg ved en temperatur på 30°C. Modtager 39.000 J varme. Hvis kobberets specifikke varme er 390 J/kg °C, så er kobberets sluttemperatur...

A. 80°C

B. 50°C

30°C

D. 20°C

Diskussion

Det er kendt, at:

Masse (m) = 2 kg

Starttemperatur (T1 ₎ = 30 ^° C

Varmeabsorberet (Q) = 39.000 joule

Kobbers specifikke varme (c) = 390 J/kg ^o C

Spørgsmål: Sluttemperatur for kobber ( _T2 )

Svar:

Varmeformel:

Q = mc ΔT

Beskrivelse: Q = varme, m = masse, c = specifik varme, ΔT = temperaturændring

Q = mc² ΔT = mc² ( _T² – _T¹ )

39.000 = (2)( 390)(T2 _– 30)

100 = (2)(1)(T2 _– 30)

100 = (2)(T2 _– 30)

50 = _T2 – 30

T2 = 50 + ₃₀

T2 = ₈₀ ^° C

Det rigtige svar er A.

3. For at hæve temperaturen på 5 kg vand fra 15°C til 40°C kræves der en varmemængde….

(vandets specifikke varme 4,2 × 10³ ^J /kg° C)

A. 525.000 J

B. 420.000 J

C. 150.000 J

D. 21.000 J

Diskussion

Det er kendt, at:

Masse (m) = 5 kg

Starttemperatur (T1 ₎ = 15°C

Sluttemperatur (T2 ₎ = 40°C

Vandets specifikke varme (c) = 4,2 × 10³ ^J /kg° C

Spurgt: Varme (Q)

Svar:

Varmeformel:

Q = mc ΔT

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 joule

Det rigtige svar er A.

4. 2 kg vand fra en temperatur på 24°C opvarmes til 90°C. Hvis den specifikke varme er 4.200 Joule/kg°C, så er den varme, som vandet modtager...

A. 336.000 Joule

B. 259.200 joule

Ca. 554.400 joule

D. 543.600 joule

Diskussion

Det er kendt, at:

Vandmasse (m) = 2 kg

Starttemperatur (T1 ₎ = 24°C

Sluttemperatur (T2 ₎ = 90°C

Vandets specifikke varme (c) = 4.200 Joule/kg°C

Spørgsmål: Varmen (Q) som vand modtager er….

Svar:

Kalorier:

Q = m c ΔT

Q = (2 kg)( 4.200 joule/kg°C)(90°C – 24°C)

Q = (2 kg)( 4.200 joule/kg°C)(66°C)

Q = (132)( 4.200 joule)

Q = 554.400 joule

Det rigtige svar er C.

5. Vand med en masse på 5 gram opvarmes fra 10°C til 40°C. Hvis vandets specifikke varme er 1 cal/gr°C, er den mængde varme, der kræves for at hæve vandtemperaturen...

A. 100 kalorier

B. 150 kalorier

Ca. 200 kalorier

D. 400 kalorier

Diskussion

Det er kendt, at:

Masse (m) = 5 gram

Starttemperatur (T1 ₎ = 10 ^° C

Sluttemperatur (T2 ₎ = 40 ^° C

Vandets specifikke varme (c) = 1 kcal/gr°C

Spørgsmål: Den varme, der kræves for at hæve vandets temperatur

Svar:

Varmeformel:

Q = mc ΔT

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

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

Q = 150 kalorier

Det rigtige svar er B.

6. Det bedste varmeledermateriale er...

A. aluminium

B. kviksølv

C. jern

D. glas

Diskussion

Om et materiale leder varme godt eller ej, afhænger af materialetypen. Den fysiske størrelse, der angiver et materiales evne til at lede varme, kaldes varmeledningsevne. Jo højere varmeledningsevnen er, desto bedre er materialets evne til at lede varme.

Nedenfor er værdierne for varmeledningsevne for flere materialer:

Aluminium = 200 J/ms ^C₂

Jern = 40 J/ms ^C₂

Kviksølv = 8,30 J/ms ^C₂

Glas = 0,84 J/ms C ^o

Baseret på ovenstående data er den største termiske ledningsevne aluminium.

Det rigtige svar er A.

7. 0,2 kg vand med en temperatur på 25 ^° C opvarmes med en varme på 42.000 joule. Hvis vandets specifikke varme = 4200 J/kg ^° C, så er vandets sluttemperatur…..

A. 100 ^° C

B. 80 ^° C

C. 75 ^° C

D. 50 ^° C

Diskussion

Alle enheder er udtrykt i internationale enheder, undtagen temperaturenheder, som forbliver i Celsius, fordi varme bruger enheden J/kg ^oC.

Det er kendt, at:

Vandmasse (m) = 0,2 kg

Varme (Q) = 42.000 Joule

Vandets specifikke varme (c) = 4200 J/kg ^o C

Starttemperatur (T1 ₎ = 25 ^° C

Spørgsmål: Sluttemperatur ( _T2 )

Svar:

Varmeformel:

Q = mc² ΔT = mc² ( _T² – _T¹ )

Formelbeskrivelse:

Q = varme, m = masse, c = specifik varme, ΔT = temperaturændring, T1 ₌ starttemperatur, T2 ₌ sluttemperatur

Vandets sluttemperatur er:

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 = 840 _T²

T2 = _63.000 / 840

T2 = 75 _° ^C

Det rigtige svar er C.

Ændringer i temperatur og ændringer i form

8. Baseret på grafen er den mængde varme, der kræves af 5 kg vand i processen fra C til D (vandets specifikke varme = 4.200 J/kg ^o C),…

A. 210.000 J

B. 420.000 J

C. 21.000.000 J

D. 42.000.000 J

Diskussion

Det er kendt, at:

Vandmasse (m) = 5 kg

Vandets specifikke varme (c) = 4200 J/kg ^o C

Starttemperatur (T1 ₎ = 0 ^° C

Sluttemperatur (T2 ₎ = 10 ^° C

Temperaturændring ( ΔT) = 10 ^° C – 0 ^° C = 10 ^° C

Spørgsmål: Varmeabsorbering (Q)

Svar:

Varmeformel:

Q = mc² ΔT = (5 kg)(4200 J/kg ^o C)( 10 ^o C) = (5)(4200 J)( 10 ) = (50)(4200 J) = 210.000 joule

Det rigtige svar er A.

9. Se på grafen på siden! Den mængde varme, der kræves for at ændre 200 gram is i proces A til C, hvis isens specifikke varme er 2100 J/kg ^o C og isens smeltevarme er 336.000 J/kg, er…..

A. 4.200 Joule

B. 67.200 joule

Ca. 71.400 joule

D. 75.600 joule

Diskussion

Det er kendt, at:

Alle enheder skal udtrykkes i det internationale enhedssystem.

Isens masse (m) = 200 gram = 200/1000 kilogram = 0,2 kilogram

Specifik varme (c) = 2100 J/kg ^o C

Smeltende isvarme (L _F ) = 336.000 J/kg

Spørgsmål: Hvor meget varme kræves i processen fra A til C?

Svar:

I proces A til B absorberes varme af isen for at øge dens temperatur fra -10 ^° C til 0 ^° C.

Mængden af ​​varme, der absorberes i proces A til B, beregnes ved hjælp af varmeformlen:

Q = mc ΔT

Formelbeskrivelse: Q = absorberet varme, m = isens masse, c = isens specifikke varme, ΔT = temperaturændring

Så mængden af ​​absorberet varme er:

Q1 = mc ΔT = (0,2)( 2100)(0-(-10) = ₍ 0,2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 joule

I processerne B til C absorberes varme for at smelte al isen til vand. I denne proces sker der kun en ændring i tilstand, og der sker ingen temperaturændring. Isens og vandets temperatur forbliver på 0 ^° C.

Mængden af ​​varme, der absorberes i proces B til C, beregnes ved hjælp af varmeformlen:

Q² = m L _F = (0,2 kg)( 336.000 J _/ kg) = 67200 joule

Mængden af ​​varme absorberet i proces A til C:

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

Det rigtige svar er C.

10. Se på følgende graf over eksperimentelle resultater!

Hvis 2 kg vand opvarmes, og vanddampens varme = 2,27 x 10⁶ ^J /kg, vandets specifikke varme = 4.200 J/kg ^oC , og lufttrykket er 1 atmosfære, så er den mængde varme, der kræves til processen fra B til C,...

A. 3.360 kilojoule

B. 4.540 kilojoule

C. 4.876 kilojoule

D. 5.212 kilojoule

Diskussion

Det er kendt, at:

Vandmasse (m) = 2 kg

Vanddampvarme (L _V ) = 2,27 x 10 ⁶ J/kg

Vandets specifikke varme (c) = 4.200 J/kg ^o C

Spørgsmål: Mængden af ​​varme, der absorberes i processen fra B til C.

Svar:

I proces A til B bruges den varme, der absorberes af vandet, til at hæve vandets temperatur fra 60 ^o C til 100 ^o C. Ved et lufttryk på 1 atmosfære er vandets kogepunkt 100 ^o C, og efter at have nået en temperatur på 100 ^o C, oplever vandet ikke yderligere temperaturændringer, men oplever en ændring fra væske til gas.

I processerne B til C bruges den absorberede varme til at fordampe alt vandet til gas. Mængden af ​​absorberet varme beregnes ved hjælp af formlen:

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

Det rigtige svar er B.

11.

Vær opmærksom på følgende graf
Is med en masse på 50 gram opvarmes fra -5^oC til vand ved en temperatur på 60^oC vand. Hvis isens smeltevarme = 80 cal/gram, er isens specifikke varme = 0,5 cal/gram ^oC, vandets specifikke varme = 1 kcal/gram ^oC, så er den mængde varme, der kræves under processen fra C til D….

A. 125 kalorier
B. 3.000 kalorier
Ca. 4.000 kalorier
D. 7.125 kalorier

Diskussion

Det er kendt, at:
Isens masse (m es) = 50 gram
Istemperatur (T es) = -5 ^oC
Isens specifikke varme (c es) = 0,5 kcal/gram ^oC
Varme fra smeltende is (L-is) = 80 kcal/gram
Vandtemperatur (T vand) = 60 ^oC
Vandets specifikke varme (c vand) = 1 kcal/gram ^oC
Spørgsmål: Mængden af ​​varme i processen C til D
Svar:

I proces A til B ændres isens temperatur fra -5 ^oC bliver 0 ^oC
I proces B til C bliver al isen til vand (det faste stof bliver til væske). I denne proces ændres temperaturen ikke.
I proces C til D ændres vandtemperaturen fra 0 ^oC bliver 60 ^oC

Varmebehov i proces A til B:
Q = mc ΔT
Q = (m_es)(c_es)(0 – T_es)
Q = (50)(0,5)(0-(-5)) = (50)(0,5)(5) = 125 kalorier
Varmebehov i proces B til C:
Q = m⁻¹/⁻¹
Q = m_es L_es
Q = (50)(80) = 4000 kalorier
Varmebehov i proces C til D:
Q = mc ΔT
Q = (m_luft)(c_luft)(T_luft - 0)
Q = (50)(1)(60-0) = (50)(1)(60) = 3000 kalorier

Varmebehov i proces A til D:
Q = 125 + 4000 + 3000
Q = 7125 kalorier

Forfatteren beregner den mængde varme, der kræves til hver proces, for at hjælpe dig med at forstå, hvordan du løser denne type problem. Spørgsmålet er den varme, der kræves til proces C til D.

Det rigtige svar er B.

12.

Baseret på grafen ved siden af ​​antallet af kalorieindhold Der skal bruges 3 kg is i ABC-processen… (specifik varme es = 2.100 J/kg^oC, smeltevarme es = 336.000 J/kg)

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

Diskussion

Grafen ovenfor illustrerer processen med at ændre isens tilstand til vand.
I AB-processen bruges varme til at hæve isens temperatur fra -10^oC til 0^oC.
Q = mc (deltaT)
Q = (3)(2100)(0-(-10)) = (3)(2100)(10) = 63.000 joule = 63 kJ (kj = kilojoule)
I BC-processen bruges varme til at smelte al isen til vand. I denne proces ændres isens temperatur ikke.
Q = m⁻¹/⁻¹_F
Q = (3)(336.000) = 1.008.000 joule
Den mængde varme, der kræves til is i ABC-processen, er:
63 kJ + 1.008 kJ = 1071 kJ
Det rigtige svar er C.

13.

Vær opmærksom på opvarmningsgrafen for 500 gram is ved en temperatur på -10^oC nedenfor! Hvis isens specifikke varme er 2100 J/kg^oC, vandets specifikke varme 4.200 J/kg^oC, og smeltevarmen for is er 336.000 J/kg. Hvor meget varme er nødvendig for BCD-processen?

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

Diskussion
Isens masse udtrykkes i gram, så omregn den til kilogram (internationale enheder). 500 gram = 0,5 kg.
I BC-processen bruges varme til at smelte al isen til vand.
Q = m⁻¹/⁻¹_F
Q = (0,5)(336.000) = 168.000 joule
I CD-processen bruges varme til at hæve vandets temperatur fra 0^oC til 30^oC
Q = mc (deltaT)
Q = (0,5)(4200)(30-0) = (0,5)(4200)(30) = 63.000 joule
Den mængde varme, der kræves til is i BCD-processen:
168.000 joule + 63.000 joule = 231.000 joule
Det rigtige svar er D.

14.
Se på opvarmningsgrafen for 1 kg is nedenfor! Hvis isens specifikke varme er 2.100 J/kg^oC, smeltevarmen for is er 336.000 J/kg og vands specifikke varme er 4.200 J/kg^oC, så er den varme, der kræves i PQR-processen…
A. 10.500 J
B. 21.000 J
C. 336.000 J
D. 346.500 J
Diskussion
I PQ-processen bruges varme til at hæve isens temperatur fra -5^oC til 0^oC
Q = mc (deltaT)
Q = (1)(2100)(0-(-5)) = (1)(2100)(5) = 10.500 joule
I QR-processen bruges varme til at smelte al isen til vand.
Q = m⁻¹/⁻¹_F
Q = (1)(336.000) = 336.000 joule
Den mængde varme, der kræves til is i PQR-processen, er:
10.500 joule + 336.000 joule = 346.500 joule
Det rigtige svar er D.

15. Se på opvarmningsgrafen for 1 kg is nedenfor!

Hvis isens specifikke varme er 2.100 J/kg ^oC , isens smeltevarme er 336.000 J/kg, og vandets specifikke varme er 4.200 J/kg ^oC , så er den nødvendige varme i PQR-processen...

A. 10.500 J

B. 21.000 J

C. 336.000 J

D. 346.500 J

Diskussion

Det er kendt, at:

Isens masse = 1 kg

Smeltende isvarme (L _F ) = 336.000 J/kg

Isens specifikke varme (c es) = 2.100 J/kg ^o C

Vandets specifikke varme (c vand) = 4.200 J/kg ^o C

Spørgsmål: Varme krævet i PQR-processen

Svar:

I P til Q-processen bruges varme til at øge isens temperatur fra -5 ^o C til 0 ^o C. Varme beregnes ved hjælp af formlen: Q = mc ΔT, hvor Q = varme, m = isens masse, c = isens specifikke varme, ΔT = temperaturændring fra -5 ^o C til 0 ^o C.

Varme krævet i processen P til Q:

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

I Q til R-processen bruges varme til at smelte al isen til vand. I denne proces ændres temperaturen ikke. Varme beregnes ved hjælp af formlen: Q = m L _F , hvor Q = varme, m = isens masse, L _F = isens smeltevarme.

Varme krævet i processen Q til R:

Q = m L _F = (1)(336.000) = 336.000 Joule

Samlede kalorier:

10500 + 336.000 = 346.500 joule

Det rigtige svar er D.

Spørgsmålskilde:

Spørgsmål til nationale eksamensspørgsmål til naturvidenskab i ungdomsskolen/islamisk ungdomsskole