5 Παραδείγματα προβλημάτων θερμότητας
1. Ο κασσίτερος με μάζα 2 κιλών έχει ειδική θερμότητα 130 J.kg -1 C -1 . Η ποσότητα θερμότητας που απορροφά ο κασσίτερος για να αυξήσει τη θερμοκρασία του από 50 o C σε 100 o C είναι….
Συζήτηση
Είναι γνωστό ότι:
Μάζα (m) = 2 kg
Ειδική θερμότητα κασσιτέρου (c) = 130 J.kg -1 C -1
Αλλαγή θερμοκρασίας (ΔT ) = 100 o C – 50 o C = 50 o C
Ερώτηση: Θερμότητα (Q) που απορροφάται από τον κασσίτερο
Απάντηση:
Θερμικός τύπος:
Q = mc ΔT
Περιγραφή: Q = θερμότητα, m = μάζα, c = ειδική θερμότητα, ΔT = μεταβολή της θερμοκρασίας
Θερμότητα που απορροφάται από τον κασσίτερο:
Q = (2 kg)(130 J.kg -1 C -1 )(50 o C)
Q = (100)(130)
Q = 13000 Τζάουλ
Q = 1,3 x 103 Joule
2. Ο χαλκός με ειδική θερμότητα 390 J kg -1 o C -1 υφίσταται μεταβολή θερμοκρασίας 40 o C. Εάν η θερμότητα που απορροφάται από τον χαλκό κατά τη μεταβολή της θερμοκρασίας είναι 200 θερμίδες, τότε η μάζα του χαλκού είναι...
Συζήτηση
Είναι γνωστό ότι:
Ειδική θερμότητα χαλκού (c) = 390 J kg -1 o C -1
Αλλαγή θερμοκρασίας (ΔT ) = 40 o C
Θερμότητα (Q) = 40 Joules
Ερώτηση: Μάζα (m) χαλκού
Απάντηση:
Q = mc ΔT
40 = (m)( 390 )(40 ° C)
40 = (μ)(390 )(40)
40 = (μ)( 390 )(4)
40 = (μ)( 1560 )
m = 40 / 1560
m = 0,026 kg
Η μάζα του χαλκού είναι 26 γραμμάρια.
3. Νερό με μάζα 20 γραμμάρια και ειδική θερμότητα 1 cal g -1 o C -1 αρχικά έχει θερμοκρασία 30 o C. Προσδιορίστε την μεταβολή της θερμοκρασίας του νερού αν η ποσότητα θερμότητας που απορροφάται από το νερό είναι 300 θερμίδες!
Συζήτηση
Είναι γνωστό ότι:
Μάζα (m) = 20 gr
Αρχική θερμοκρασία (T1 ) = 30 o C
Ειδική θερμότητα νερού (c) = 1 θερμίδα gr -1 o C -1
Θερμότητα (Q) = 300 θερμίδες
Ερώτηση: Αλλαγές στη θερμοκρασία του νερού
Απάντηση:
Q = mc ΔT
Q = mc ( T2 – T1 )
300 θερμίδες = (20 γρ.)( 1 θερμίδα γρ. -1 ° C -1 )( T2 – 30 ° C)
300 = (20)(1)(T2 – 30)
300 = 20 (Τ 2 – 30)
300 = 20 T 2 – 600
300 + 600 = 20 T2
900 = 20 T2
Τ2 = 900 / 20
T2 = 45 ° C
Αλλαγές θερμοκρασίας:
Δ T = 45 o C – 30 o C
ΔT = 15 ° C
4. Η ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για να μειωθεί η θερμοκρασία 4 kg υγρού που έχει ειδική θερμότητα 500 J/kg K από 40 oΤο C γίνεται 20 oΤο Γ είναι…
Α. 20 kJ
Β. 30 kJ
Γ. 40 kJ
Δ. 50 kJ
Ε. 60 kJ
Συζήτηση:
Είναι γνωστό :
Μάζα (m) = 4 kg
Ειδική θερμότητα (c) = 500 J/kg K = 500 J/kg Co
Αλλαγή θερμοκρασίας (δέλτα T) = 40 oΓ - 20 oC = 20 Co
Ερωτηθείς :
Θερμότητα (Q)
Jawab :
Φόρμουλα θερμότητας :
Q = (m)(c)(δέλτα T)
Q = (4)(500)(20) = 40.000 Joules = 40 kJ
kJ = κιλοτζάουλ
Η σωστή απάντηση είναι η Γ.
5. Ένα στερεό αντικείμενο με μάζα 2 kg θερμαίνεται από θερμοκρασία 30°CoΤο C γίνεται 100oC, απαιτεί θερμότητα 7 × 105 Τζάουλ. Η ειδική θερμότητα του αντικειμένου είναι…
Α. 400 J/kg K
Β. 500 J/kg K
Γ. 700 J/kg K
Δ. 1000 J/kg K
Ε. 5000 J/kg K
Συζήτηση:
Είναι γνωστό :
Μάζα (m) = 2 kg
Θερμότητα (Q) = 7 × 105 J = 700.000 J
Αλλαγή θερμοκρασίας (δέλτα T) = 100 oΓ - 30 oC = 70 Co
Ερωτηθείς :
Ειδική θερμότητα (c) ;
Jawab :
c = Q / mT
c = 700.000 J / (2 kg)(70 Co) = 700.000 J / 140 kg Co
c = 5000 J/kg Co
c = 5000 J/kg K
Η σωστή απάντηση είναι η Ε.
