Θερμικός τύπος Αλλαγή κατάστασης Μεταφορά θερμότητας

Παραδείγματα ερωτήσεων και τύποι για μεταβολές θερμότητας στην κατάσταση, μεταφορά θερμότητας, αρχή του Black

Θερμότητα σύντηξης

1. Η θερμότητα σύντηξης του νερού είναι 80 θερμίδες/γραμμάριο. Αυτό σημαίνει….

Α. Χρειάζονται 80 θερμίδες για να αυξηθεί η θερμοκρασία 1 γραμμαρίου νερού κατά 1 βαθμό.
Β. Χρειάζονται 80 θερμίδες για να μετατραπεί πλήρως 1 γραμμάριο νερού σε ατμό.
Γ. Χρειάζονται 80 θερμίδες για να διατηρηθεί η θερμοκρασία 1 γραμμαρίου νερού.
Δ. Χρειάζονται 80 θερμίδες για να μετατραπεί πλήρως 1 γραμμάριο πάγου σε νερό.

Συζήτηση
Η σωστή απάντηση είναι το Δ.

Αλλαγή μορφής

2.
Κοιτάξτε το γράφημα με τα αποτελέσματα του παρακάτω πειράματος!

2 kg νερού σε θερμοκρασία 60 ^o C θα εξατμιστούν. Εάν η θερμότητα των υδρατμών είναι 2,27 x 106 ^J /kg, η ειδική θερμότητα του νερού είναι 4200 J/(kg ^o C) και η πίεση του αέρα είναι 76 cmHg, τότε η θερμότητα που απαιτείται για τη διαδικασία BC είναι….

Α. 336 κιλοτζάουλ
Β. 4540 κιλοτζάουλ
Περίπου 4876 κιλοτζάουλ
Δ. 5212 κιλοτζάουλ

Συζήτηση
Είναι γνωστό ότι:
Μάζα νερού (m) = 2 kg
Θερμοκρασία νερού (T) = 60^oC
Θερμότητα υδρατμών (L_V) = 2,27 x 10⁶ J/kg
Ειδική θερμότητα νερού (c) = 4200 J/(kg ^oC)
Πίεση αέρα (P) = 76 cmHg
Ερώτηση: Θερμότητα που απαιτείται για τη διαδικασία BC
Απάντηση:
Διαδικασία AB = Το νερό θερμαίνεται από θερμοκρασία 60°C^oC έως 100^oΓ. Σε αυτή τη διαδικασία, χρησιμοποιείται θερμότητα για την αύξηση της θερμοκρασίας του νερού. Η θερμότητα υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο: Q = mc ΔT
Διαδικασία BC = Το νερό εξατμίζεται. Σε αυτή τη διαδικασία, η θερμότητα δεν χρησιμοποιείται για την αύξηση της θερμοκρασίας αλλά για την εξάτμιση του νερού. Η θερμότητα υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο: Q = m L_V
Διαδικασία C- = Θερμαίνεται ατμός. Σε αυτήν τη διαδικασία, χρησιμοποιείται θερμότητα για την αύξηση της θερμοκρασίας του ατμού. Η θερμότητα υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο: Q = mc ΔT.
Έτσι, αν η θερμοκρασία του νερού αλλάξει, τότε ο τύπος θερμότητας που χρησιμοποιείται είναι Q = mc ΔT, αν η μορφή του νερού αλλάξει, τότε ο τύπος θερμότητας που χρησιμοποιείται είναι Q = m L_V.

Θερμότητα που απαιτείται για τη διαδικασία BC:
Q = m L_V
Q = (2 kg)(2,27 x 10⁶ J/kg)
Q = 4,54 x 10⁶ Μονάδα ενέργειας ή έργου
Q = 4.540.000 Τζάουλ
Q = 4.540 κιλοτζάουλ
Η σωστή απάντηση είναι η Β.

3. Οι ακόλουθες είναι ομάδες αλλαγών κατάστασης που απελευθερώνουν θερμότητα:
Α. Κατάψυξη, συμπύκνωση, εξάχνωση
Β. Τήξη, εξάτμιση, κρυστάλλωση
Γ. Τήξη, εξάτμιση, συμπύκνωση
Δ. Κατάψυξη, εξάτμιση, εξάχνωση
Συζήτηση
Γενικά, υπάρχουν δύο τύποι αλλαγών στην κατάσταση, δηλαδή οι αλλαγές στην κατάσταση που απορροφούν θερμότητα και οι αλλαγές στην κατάσταση που απελευθερώνουν/απελευθερώνουν θερμότητα.
Σε μια αλλαγή κατάστασης που απορροφά θερμότητα, ένα αντικείμενο απορροφά θερμότητα μέχρι η θερμότητα στο αντικείμενο να αυξηθεί και στη συνέχεια η κατάσταση του αντικειμένου αλλάζει. Σε μια αλλαγή κατάστασης που απελευθερώνει θερμότητα, ένα αντικείμενο απελευθερώνει θερμότητα μέχρι η θερμότητα στο αντικείμενο να μειωθεί και στη συνέχεια η κατάσταση του αντικειμένου αλλάζει.
Αν ένα αντικείμενο απορροφήσει θερμότητα, η κατάστασή του αλλάζει από στερεά σε υγρή και στη συνέχεια σε αέρια.
Αν ένα αντικείμενο απελευθερώσει θερμότητα, τότε η κατάστασή του αλλάζει από αέρια σε υγρή και στη συνέχεια σε στερεή.

Δώστε προσοχή στην απάντηση στην παραπάνω ερώτηση.
Πήξη = η κατάσταση ενός αντικειμένου αλλάζει από υγρή σε στερεή (απελευθερώνοντας θερμότητα)
Συμπύκνωση = η κατάσταση ενός αντικειμένου αλλάζει από αέριο σε υγρό (απελευθερώνοντας θερμότητα)
Εξάχνωση = η κατάσταση ενός αντικειμένου αλλάζει από αέρια σε στερεά (απελευθερώνοντας θερμότητα)
Τήξη = η κατάσταση ενός αντικειμένου αλλάζει από στερεά σε υγρή (απορροφά θερμότητα)
Εξάτμιση = η κατάσταση ενός αντικειμένου αλλάζει από υγρή σε αέρια (απορροφά θερμότητα)
Κρυστάλλωση = η κατάσταση ενός αντικειμένου αλλάζει από στερεά σε αέρια (απορροφά θερμότητα)
Η σωστή απάντηση είναι το Α.

Μεταφορά θερμότητας

4. Ένα γυάλινο παράθυρο έχει πάχος 8 mm και επιφάνεια 1 m²Εάν η εξωτερική θερμοκρασία αέρα είναι 30^oC και σε 20^oC και η θερμική αγωγιμότητα του γυαλιού είναι 0,8 W/m^oC, τότε η ποσότητα ενέργειας που διέρχεται από το γυαλί σε 1 ώρα είναι… megajoules
Α. 360
Β. 36
C. 6
Δ. 3,6
Συζήτηση
Είναι γνωστό ότι:
Πάχος υάλου (l) = 8 mm = 8 / 1000 = 0,008 m
Εμβαδόν γυαλιού (A) = 1 m²
Διαφορά θερμοκρασίας (ΔT) = 30^oC–20^oC = 10^oC
Θερμική αγωγιμότητα γυαλιού (k) = 0,8 W/m^oC
Χρονικό διάστημα (t) = 1 ώρα = 60 (60 δευτερόλεπτα) = 3600 δευτερόλεπτα
Ερώτηση: Η ποσότητα ενέργειας που διέρχεται από το γυαλί σε 1 ώρα
Απάντηση:
Ο τύπος για τον ρυθμό μεταφοράς θερμότητας μέσω αγωγιμότητας:

Η ποσότητα ενέργειας που διέρχεται από το γυαλί σε 1 ώρα:

Η σωστή απάντηση είναι το Δ.

5. Μια μεταλλική ράβδος έχει μήκος 1 m. Το ένα άκρο θερμαίνεται σε σταθερή θερμοκρασία 150°C.^oC ενώ το άλλο άκρο διατηρείται σε θερμοκρασία δωματίου, δηλαδή 30^oΓ. Η θερμοκρασία του τμήματος της ράβδου που απέχει 30 cm από το θερμαινόμενο άκρο είναι….
Α. 36^oC
Β. 84^oC
C. 114^oC
Δ. 125^oC
Συζήτηση
Είναι γνωστό ότι:
Μήκος μεταλλικής ράβδου (l) = 1 μέτρο
Διαφορά θερμοκρασίας (ΔT) = 150^oC–30^oC = 120^oC
Ερώτηση: Η θερμοκρασία του τμήματος της ράβδου που απέχει 30 cm από το θερμαινόμενο άκρο
Απάντηση:
Υπολογίστε τον ρυθμό μεταφοράς θερμότητας μέσω αγωγιμότητας:

Υπολογίστε τη θερμοκρασία του τμήματος της ράβδου που απέχει 30 cm από το θερμαινόμενο άκρο:
Μήκος μεταλλικής ράβδου (l) = 30 cm = 0,3 μέτρα
Διαφορά θερμοκρασίας (ΔT) = 150–T

Η σωστή απάντηση είναι η Γ.

Πηγή ερώτησης:

Ερωτήσεις Φυσικής SBMPTN