Eksempelspørgsmål om temperatur og varme

15 eksempler på temperatur- og varmespørgsmål

Termometerkalibrering

1. Det kalibrerede termometer X viser -30^o ved vands frysepunkt og 90^o ved vandets kogepunkt. Temperatur 60^oX er lig med …

En 20 ^oC

B. 45 ^oC

C. 50 ^oC

D. 75 ^oC

E. 80 ^oC

Diskussion

Det er kendt, at:

Frysepunkt for vand på termometer X = -30^o

Vandets kogepunkt på termometeret X = 90^o

Spurgte: 60^oX = … ^oC

Svar:

På Fahrenheit-skalaen er vands frysepunkt 32^oF og vands kogepunkt er 212^oF. Der er en forskel på 212 mellem vands frysepunkt og kogepunkt^o - 32^o = 180^o.

På Celsius-skalaen er vands frysepunkt 0^oC og vands kogepunkt er 100^oC. Der er en forskel på 100°C mellem vands frysepunkt og kogepunkt.^o - 0^o = 100^o.

På X-skalaen er vands frysepunkt -30^oX og vands kogepunkt er 90^oX. Der er en forskel på 90 grader mellem vands frysepunkt og kogepunkt.^o – (-30^o) = 90^o + 30^o = 120^o.

Konverter X-skala til Celsius-skala:

Det rigtige svar er D.

Pemuaian

2. En metalstang opvarmes til en temperatur på 80^oC-længden bliver 115 cm. Hvis metalets lineære udvidelseskoefficient er 3.10^{-3 o}C^-1 og metallets starttemperatur er 30^oC, så er metallets oprindelige længde….

A. 100 cm

B. 101,5 cm

Ca. 102 cm

D. 102,5 cm

Ø. 103 cm

Diskussion

Det er kendt, at:

Starttemperatur (T₁) = 30^oC

Sluttemperatur (T₂) = 80^oC

Temperaturændring (ΔT) = 80^oC - 30^oC = 50^oC

Den lineære udvidelseskoefficient for metal (α) = 3.10^{-3 o}C^-1

Slutlængde af metal (L) = 115 cm

Spurgte: Metallets oprindelige længde (L_o)

Svar:

Længdeudvidelsesformel:

Det rigtige svar er A.

3. En messingstang er oprindeligt 40 cm lang. Når den opvarmes til en temperatur på 80^oC-længden bliver 40,04 cm. Hvis messingens lineære udvidelseskoefficient er 2,0 x 10^{-5 o}C^-1 Så messingstangens starttemperatur er….

En 20 ^oC

B. 22 ^oC

C. 25 ^oC

D. 30 ^oC

E. 50 ^oC

Diskussion

Det er kendt, at:

Sluttemperatur (T₂) = 80^oC

Startlængde (L_o) = 40 cm

Slutlængde (L) = 40,04 cm

Længdeforøgelse (ΔL) = 40,04 cm – 40 cm = 0,04 cm

Den lineære udvidelseskoefficient for messing (α) = 2,0 x 10^{-5 o}C^-1

Spurgte: Starttemperatur (T₁)

Svar:

Metaludvidelsesformel:

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

Det rigtige svar er D.

Varmeoverførsel ved ledning

4. Metalstænger af samme størrelse, men lavet af forskellige metaller, samles som vist på billedet nedenfor. Hvis varmeledningsevnen af ​​metal I er 4 gange varmeledningsevnen af ​​metal II, så er temperaturen ved overgangen mellem de to metaller…

En 45⁰ C

B. 40⁰ C

C. 35⁰ C

D. 30⁰ C

E. 25⁰ C

Diskussion

Det er kendt, at:

Samme stilkstørrelse

Metals varmeledningsevne I = 4k

Metals varmeledningsevne II = k

Metalspidstemperatur I = 50⁰ C

Metalspidstemperatur II = 0⁰ C

Spurgte: Temperaturen ved overgangen mellem de to metaller

Svar:

Formlen for varmeoverførselshastigheden ved ledning:

Beskrivelse: Q/t = varmeoverføringshastighed, k = varmeledningsevne, A = overfladeareal, T₁-T₂ = temperaturændring, l = stangens længde

Temperatur ved grænseplan P og Q:

To metalstænger A og B har samme størrelse, så stængernes overfladeareal (A) og længde (l) elimineres fra ligningen.

Det rigtige svar er B.

5. Vær opmærksom på følgende udsagn!

(1) Metalledningsevne

(2) Temperaturforskellen mellem metalenderne

(3) Metallængde

(4) Metalmasse

Faktorerne, der bestemmer varmeudbredelseshastigheden i metal, er...

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

B. (1) og (4)

C. (2) og (4)

D. (3) og (4)

Kun E. (4)

Diskussion

Baseret på formlen for varmeoverføringshastigheden ved ledningsevne, er de faktorer, der bestemmer varmeoverføringshastigheden, metallets ledningsevne (k), temperaturforskellen mellem metallets ender (T) og metallets længde (l). Metallets masse har ingen effekt.

Det rigtige svar er A.

6. To PQ-stænger af samme størrelse, men forskellige typer metal, er fastgjort som vist på figuren nedenfor. Hvis varmeledningskoefficienten P er dobbelt så stor som varmeledningskoefficienten Q, så er temperaturen ved grænsen mellem P og Q...

A. 84°C

B. 78°C

72°C

D. 70°C

Ø. 90°C

Diskussion

Det er kendt, at:

PQ-stænger har samme størrelse.

Metalets varmeledningskoefficient P (k_P) = 2k

Metalets varmeledningskoefficient Q (k_Q) = k

Spurgte: Temperatur ved grænseplan P og Q

Svar:

Formlen for varmeoverførselshastigheden ved ledning:

Beskrivelse: Q/t = varmeoverføringshastighed, k = varmeledningsevne, A = overfladeareal, T₁-T₂ = temperaturændring, l = stangens længde

Temperatur ved grænseplan P og Q:

Stængerne PQ har samme størrelse, så A og l er elimineret fra ligningen.

Der er intet rigtigt svar.

Ændring af formular

7. 1 kg is ved en temperatur på 0 ^oC blandet med 0,5 kg vand ved temperatur 0 ^oC, så…

A. noget af vandet fryser

B. noget af isen smelter

C. al isen smelter

D. alt vandet fryser

E. massen af ​​is i vand forbliver konstant

Diskussion

Ordet is angiver vand i fast form, mens ordet vand angiver vand i flydende form.

Ved en temperatur på 0^oIs undergår en ændring fra fast til flydende tilstand. For at isen kan ændre tilstand, skal varme absorberes af isen. Is er blandet med vand, så isen skal absorbere varme fra vandet. Vandtemperaturen er dog også 0°C.^oC, så isen ikke kan absorbere varme. Dermed forbliver isens masse i vand konstant.

Det rigtige svar er E.

Sort princip

8. I en jernbeholder med en masse på 200 gram er der 100 gram olie ved en temperatur på 20 ^oC. 50 gram jern ved en temperatur på 75 anbringes i beholderen. ^oC. Hvis temperaturen i beholderen stiger med 5^oC og specifik varme olie = 0,43 kcal/g ^oC, så er jernets specifikke varme...

A. 0,143 kcal/g ^oC

B. 0,098 kcal/g ^oC

C. 0,084 kcal/g ^oC

D. 0,075 kcal/g ^oC

E. 0,064 kcal/g ^oC

Diskussion

Det er kendt, at:

Masse af jernbeholder (m) = 200 gr

Jernbeholderens starttemperatur (T₁) = 20^oC

Olien er i jernbeholderen, således at oliens temperatur er = jernbeholderens temperatur.

Sluttemperaturen af ​​jernbeholderen (T₂) = 20^oC + 5^oC = 25^oC

Masse af olie (m) = 100 gram

Oliespecifik varme (c olie) = 0,43 cal/g ^oC

Startolietemperatur (T₁) = 20^oC

Olien er i beholderen, så olien er i termisk ligevægt med jernbeholderen. Så hvis jernbeholderens sluttemperatur er 25^oC, så er oliens sluttemperatur 25^oC.

Slutolietemperatur (T₂) = 20^oC + 5^oC = 25^oC

Jernmasse (m) = 50 gram

Jernets begyndelsestemperatur (T₁) = 75^oC

Jern nedsænkes i olie i en beholder, så jernet er i termisk ligevægt med olien og beholderen. Så hvis beholderens sluttemperatur er 25^oC, så er jernets sluttemperatur 25^oC.

Spurgte: Specifik varme for jern (c jern)

Svar:

Varmeafgivelse fra jern:

Q = mc ΔT = (50)(c)(75-25) = (50)(c)(50) = 2500c kalorier

Varme absorberet af jernbeholderen:

Q = mc ΔT = (200)(c)(25-20) = (200)(c)(5) = 1000c kalorier

Varme absorberet af olie:

Q = mc ΔT = (100)(0,43)(25-20) = (43)(5) = 215 kalorier

Blacks princip siger, at i et lukket, isoleret system absorberes den varme, der frigives af et objekt med høj temperatur, af et objekt med lav temperatur.

Q frigivet = Q absorberet

2500c = 1000c + 215

2500c – 1000c = 215

1500c = 215

c = 215/1500

c = 0,143 kcal/g ^oC

Det rigtige svar er A.

9. Et glas indeholdende 200 gram vand med en temperatur på 20°C fyldes med 50 gram is med en temperatur på -2°C. Hvis der kun sker varmeudveksling mellem vand og is, efter at ligevægt er nået, opnås følgende: (c vand = 1 kcal/gr°C; c_es = 0,5 kcal/gr°C; L = 80 kcal/gr)

A. al isen smelter, og temperaturen er over 0°C

B. al isen smelter, og temperaturen er 0°C

C. Ikke al isen smelter, og temperaturen er 0°C

D. temperaturen i hele systemet er under 0°C

E. noget af vandet fryser, og systemtemperaturen er 0°C

Diskussion

Det er kendt, at:

Vandmasse (m_luft) = 200 gram

Vandtemperatur (T_luft) = 20^oC

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

Ismasse (m_es) = 50 gram

Istemperatur (T_es) = -2^oC

Isens specifikke varme (c)_es) = 0,5 kcal/gr°C

Smeltevandets varme (L) = 80 kcal/gr

Svar:

Varme for at hæve isens temperatur fra -2^oC til 0^oC:

Q = mc ΔT

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

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

Q = 50 kalorier

Varm op for at smelte al isen til vand:

Q = m L = (50 gram)(80 kcal/gram) = 4000 kalorier

Varme for at sænke temperaturen på alt vand fra 20^oC til 0^oC:

Q = mc ΔT

Q = (200 gram)(1 kcal/gr°C)(0^oC – (20^oC))

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

Q = -4000 kalorier

Et positivt fortegn betyder, at der tilføres varme, et negativt fortegn betyder, at der frigives varme.

Varme for at hæve isens temperatur til 0^oC er 50 kalorier, og den varme, der kræves for at smelte al isen, er 4000 kalorier. Så den samlede varme, der kræves for at smelte al isen, er 4050 kalorier. Den tilgængelige varme er den varme, der frigives af vandet, hvilket er 4000 kalorier.

Det kan konkluderes, at den tilgængelige varme ikke er nok til at smelte al isen til vand. Det meste af isen er smeltet til vand, men en lille del er ikke. Dette vand og den resterende is har en temperatur på 0°C.^oC.

Det rigtige svar er C.

10. Et stykke aluminium, der vejer 200 gram ved en temperatur på 20^oC anbringes i en vandbeholder med en masse på 100 gram og en temperatur på 80^oC. Hvis den specifikke varme for aluminium er kendt til at være 0,22 cal/g ^oC og vandets specifikke varme er 1 kcal/g ^oC, så er aluminiums sluttemperatur tæt på…

En 20^oC

B. 42^oC

C. 62^oC

D. 80^oC

E. 100^oC

Diskussion

Det er kendt :

Masse af aluminium = 200 gram

Aluminiumtemperatur = 20^oC

Vandmasse = 100 gram

Vandtemperatur = 80^oC

Specifik varme for aluminium = 0,22 cal/g ^oC

Vandets specifikke varme = 1 kcal/g ^oC

Spurgte sluttemperatur for aluminium

Jawab :

Aluminiumet er i vandet, så aluminiumets sluttemperatur er = vandets sluttemperatur.

Varmen, der frigives af vandet med højere temperatur (frigivet Q), = varmen, der absorberes af aluminiumet med lavere temperatur (absorberet Q).

m_luft c (ΔT) = m_aluminium 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

Det rigtige svar er C.

11. En mønt på 50 g med en temperatur på 85 °C dyppes i 50 g vand med en temperatur på 29,8 °C (vandets specifikke varme = 1 kcal.g) ^-1 °C^-1 Hvis sluttemperaturen er 37 °C, og beholderen ikke absorberer varme, så er metallets specifikke varme…

A. 0,15 kcal.g ^-1 °C^-1

B. 0,30 kcal.g ^-1 °C^-1

C. 1,50 kcal.g ^-1 °C^-1

D. 4,8 kcal.g ^-1 °C^-1

E. 7,2 kcal.g ^-1 °C^-1

Diskussion

Det er kendt :

Metalmasse (m_{logge på}) = 50 gram

Metaltemperatur = 85^oC

Vandmasse (m_luft) = 50 gram

Vandtemperatur = 29,8^oC

Vandets specifikke varme (c_luft) = 1 kcal.g ^-1 °C^-1

Blandingens sluttemperatur = 37^oC

Spurgte : metals specifikke varme (c metal)

Jawab :

Varmen, der frigives af metal med højere temperatur (frigivet Q), = varmen, der absorberes af vand med lavere temperatur (absorberet Q).

m_{logge på} c (ΔT) = m_luft c (ΔT)

(50)(c)(85 – 37) = (50)(1)(37 – 29,8)

(c)(85 – 37) = (1)(37 – 29,8)

48 grader = 7,2

c = 0,15 kcal/g ^-1 °C^-1

Det rigtige svar er A.

12. En isterning på 50 gram ved 0°C dyppes i 200 gram vand ved 30°C, som placeres i en speciel beholder. Antag, at beholderen ikke absorberer varme. Hvis vandets specifikke varme er 1 kcal.g^{- 1} ° C ^-1 og smeltevarmen for is er 80 cal.g ^-1, så er blandingens sluttemperatur….

A. 5°C

B. 8°C

11°C

D. 14°C

Ø. 17°C

Diskussion

Det er kendt :

Ismasse (m_es) = 50 gram

Istemperatur = 0°C

Vandmasse (m_luft) = 200 gram

Vandtemperatur = 30^oC

Vandets specifikke varme (c_luft) = 1 kcal.g^{- 1} ° C ^-1

Isens smeltevarme (L_es) = 80 kcal.g ^-1

Spurgte : blandingens sluttemperatur

Jawab :

Første vurdering af den endelige tilstand:

Varmen, som vand frigiver, for at sænke dets temperatur fra 30^oC til 0^oC:

Q_lepas = m_luft c_luft (ΔT) = (200)(1)(30-0) = (200)(30) = 6000

Den varme, der kræves for at smelte al isen:

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

Den varme, der bruges til at smelte al isen, er kun 4000, mens den tilgængelige varmemængde er 6000. Det kan konkluderes, at blandingens sluttemperatur er over 0^oC.

Sort princip :

Varme frigivet af vand = varme til at smelte al isen + varme til at hæve temperaturen af ​​isvandet

(m_luft)(c_luft)(ΔT) = (m_es)(L_es) + (m_es)(c_luft)(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

Det rigtige svar er B.

Ændringer i materiens tilstand

13. Grafen nedenfor viser forholdet mellem temperatur (T) og varme (Q) påført 1 gram fast stof. Mængden af ​​fordampningsvarme fra det faste stof er…
A. 60 kalorier/gram
B. 70 kalorier/gram
C. 80 kalorier/gram
D. 90 kalorier/gram
E. 100 kalorier/gram
Diskussion:Fordampningsvarmen er den mængde varme, der absorberes (eller frigives) af 1 gram af en genstand for at ændre dens tilstand fra væske til gasform (eller fra gasformig til væske).
Det er kendt :
Varmeabsorbering eller -afgivelse: Q = 140 kalorier – 60 kalorier = 80 kalorier
Masse af fast stof: m = 1 gram
Spurgte :
Dampvarme (L_v) faste stoffer?
Jawab :
Formel til bestemmelse af dampvarme :
Q = m⁻¹/⁻¹_v
Beskrivelse: Q = absorberet eller frigivet varme, m = stoffets masse, L_v = dampvarme
L_v = Q / m
L_v = 80 kalorier / 1 gram
L_v = 80 kalorier/gram
Det rigtige svar er C.

14. Nedenfor er en graf over varme versus temperatur for 1 kg damp ved normalt tryk. Vands kogepunkt er 2256 x 10³ J/kg og vandets specifikke varme er 4,2 x 10³ J/kg K, så er den varme, der frigives ved overgangen fra damp til vand…
A. 4,50 × 10³ Joule
B. 5,20 × 10³ Joule
C. 2,00 × 10⁶ Joule
D. 2,26 × 10⁶ Joule
Ø. 4,40 × 10⁶ Joule

Diskussion:
Det er kendt :
Dampvarme eller kogende varme (L_v) = 2.256 x 10³ J/kg
Vandets specifikke varme (c) = 4200 J/kg K
Dampmasse (m) = 1 kg
Spurgte :
Varmeafgivelse (Q)?
Jawab :
Q = m⁻¹/⁻¹_v
Q = (1 kg)(2.256 x 10³ J/kg)
Q = 2256 x 10³ Joule
Q = 2,256 x 10⁶ Joule
Det rigtige svar er D.

15. Mængden af ​​varme, der absorberes for at hæve temperaturen på 2 kg vand fra -2 ^oC til 10 ^oC er… Vandets specifikke varme = 4.200 J/kg C^o, isens specifikke varme = 2.100 J/kg C^o, smeltevarme af vand (L_F) = 334.000 J/kg
A. 760.400 J
B. 750.000 J
C. 668.000 J
D. 600.000 J
E. 540.000 J
Diskussion:
Det er kendt :
Masse (m) vand = 2 kg
Starttemperatur (T) = -2 ^oC
Sluttemperatur (T) = 10 ^oC
Isens specifikke varme (c es) = 2100 J/kg C^o
Vandets specifikke varme (c vand) = 4200 J/kg C^o
Vands smeltevarme (L)_F) = 334.000 J/kg
Spurgte :
Varmeabsorbering (Q)?
Jawab :
Temperaturændring fra -2 ^oC til 10 ^oC gennemgår flere faser.
Trin 1, istemperaturen stiger fra -2 ^oC til 0 ^oC (stigningen i istemperaturen stopper ved vands frysepunkt, som er 0) ^oC)
Trin 2, al isen smelter (den faste tilstand ændres til flydende tilstand ved vands frysepunkt, som er 0) ^oC)
Trin 3, vandtemperaturen stiger igen fra 0 ^oC til 10 ^oC)
Så fra en temperatur på -2 ^oC til 0 ^oC, vand er stadig i fast form. Ved temperatur 0 ^oC, sker der en ændring fra fast til flydende tilstand. Efter at den faste tilstand skifter til flydende tilstand, stiger vandtemperaturen igen fra 0 ^oC til 10 ^oC.
Q₁ = (m)(c es)(ΔT) = (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 vand)(deltaT) = (2 kg)(4200 J/kg C^o) (10 ^oC - 0 ^oC)) = (2)(4200 J)(10) = 84000 J
Varmeabsorbering:
Q = Q₁ + Q₂ + Q₃
Q = 8400 J + 668.000 J + 84000 J
Q = 760.400 joule
Det rigtige svar er A.

Spørgsmålskilde:

Nationale eksamensspørgsmål i fysik til gymnasiet/erhvervsgymnasiet