Ekzemplaj demandoj pri varmo kaj ŝanĝoj en stato

15 Ekzemploj de varmo kaj ŝanĝoj en stato

Diskuto pri Varmoproblemoj

1. Por pliigi la temperaturon de la marakvo je 1°C necesas varmo 3900 Ĵuloj. Se specifa varmo marakvo 3,9 × 10³ J/Kg°C, tiam la maso de marakvo estas…

A. 100 kg

B. 10 kg

Ĉ. 1 kg

D. 0,1 kg

Diskuto

Estas konate, ke:

Temperaturŝanĝoj (ΔT) = 1^oC

Varmo (Q) = 3900 Ĵuloj

Specifa varmo de marakvo (c) = 3,9 x 10³ J/kg°C = 3900 J/kg°C

Demandis: Maso de marakvo (m²)

Respondo:

Varma formulo:

Q = mc² ΔT

Priskribo: Q = varmo, m = maso, c = specifa varmo, ΔT = ŝanĝo de temperaturo

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

Do la maso de marakvo (m²) = 1 kilogramo

La ĝusta respondo estas C.

2. Kupro kun maso de 2 kg je temperaturo de 30 °C. Ricevas 39 000 J da varmo. Se la specifa varmo de kupro estas 390 J/kg °C, tiam la fina temperaturo de la kupro estas...

A. 80°C

B. 50°C

30°C

20°C

Diskuto

Estas konate, ke:

Maso (m) = 2 kg

Komenca temperaturo (T₁) = 30^oC

Varmo absorbita (Q) = 39.000 Ĵuloj

Specifa varmo (c) de kupro = 390 J/kg ^oC

Demandis: Fina temperaturo de kupro (T₂)

Respondo:

Varma formulo:

Q = mc² ΔT

Priskribo: Q = varmo, m = maso, c = specifa varmo, ΔT = temperaturŝanĝo

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^oC

La ĝusta respondo estas A.

3. Por altigi la temperaturon de 5 kg da akvo de 15 °C ĝis 40 °C, la kvanto da varmo bezonata estas….

(specifa varmo de akvo 4,2 × 10³ J/kg°C)

A. 525.000 J

B. 420.000 J

150.000 J

D. 21.000 J

Diskuto

Estas konate, ke:

Maso (m) = 5 kg

Komenca temperaturo (T₁) = 15°C

Fina temperaturo (T₂) = 40°C

Specifa varmo de akvo (c) = 4,2 × 10³ J/kg°C

Demandis: Varmo (Q)

Respondo:

Varma Formulo:

Q = mc² ΔT

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

Q = (5) (4,2 × 10³ J)(25)

Q = 525 × 10³ J

Q = 525.000 Ĵuloj

La ĝusta respondo estas A.

4. 2 kg da akvo de temperaturo de 24 °C estas varmigitaj ĝis 90 °C. Se la specifa varmo estas 4 200 Ĵuloj/kg °C, tiam la varmo ricevita de la akvo estas...

A. 336.000 Ĵuloj

B. 259.200 Ĵuloj

C. 554.400 Ĵuloj

D. 543.600 Ĵuloj

Diskuto

Estas konate, ke:

Maso de akvo (m²) = 2 kg

Komenca temperaturo (T₁) = 24°C

Fina temperaturo (T₂) = 90°C

Specifa varmo de akvo (c) = 4.200 Ĵuloj/kg°C

Demandis: La varmo (Q) ricevita de akvo estas….

Respondo:

Kalorioj:

Q = m c ΔT

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

Q = (2 kg)(4.200 Ĵuloj/kg°C)(66°C)

Q = (132)(4.200 Ĵuloj)

Q = 554.400 Ĵuloj

La ĝusta respondo estas C.

5. Akvo kun maso de 5 gramoj estas varmigita de 10 °C ĝis 40 °C. Se la specifa varmo de akvo estas 1 kal/gr °C, la kvanto da varmo bezonata por altigi la akvotemperaturon estas...

A. 100 kalorioj

B. 150 kalorioj

C. 200 kalorioj

D. 400 kalorioj

Diskuto

Estas konate, ke:

Maso (m) = 5 gramoj

Komenca temperaturo (T₁) = 10^oC

Fina temperaturo (T₂) = 40^oC

Specifa varmo de akvo (c) = 1 kal/gr°C

Demandis: La varmo bezonata por altigi la temperaturon de akvo

Respondo:

Varma formulo:

Q = mc² ΔT

Q = (5 gramoj)(1 kalorio/gr°C)(40^oC-10^oC)

Q = (5) (1 kalorio)(30)

Q = 150 kalorioj

La ĝusta respondo estas B.

6. La plej bona varmokonduktilo estas...

A. aluminio

B. hidrargo

C. fero

D. vitro

Diskuto

Ĉu materialo bone konduktas varmon aŭ ne dependas de la tipo de materialo. La fizika kvanto, kiu indikas la kapablon de materialo kondukti varmon, nomiĝas varmokondukteco. Ju pli alta la varmokondukteco, des pli bona estas la kapablo de la materialo kondukti varmon.

Jen la varmokonduktivecaj valoroj de pluraj materialoj:

Aluminio = 200 J/ms C^o

Fero = 40 J/ms C^o

Hidrargo = 8,30 J/ms C^o

Vitro = 0,84 J/ms C^o

Surbaze de la supre menciitaj datumoj, la plej granda varmokonduktiveca valoro estas aluminio.

La ĝusta respondo estas A.

7. 0,2 kg da akvo je temperaturo de 25^oC estas varmigita kun varmo de 42 000 Ĵuloj. Se la specifa varmo de akvo = 4200 J/kg ^oC, tiam la fina temperaturo de la akvo estas…

A. 100^oC

B. 80^oC

C. 75^oC

D. 50^oC

Diskuto

Ĉiuj unuoj estas esprimitaj per internaciaj unuoj krom temperaturaj unuoj, kiuj restas en Celsiaj gradoj, ĉar varmo uzas la unuon J/kg. ^oC.

Estas konate, ke:

Maso de akvo (m²) = 0,2 kg

Varmo (Q) = 42.000 Ĵuloj

Specifa varmo de akvo (c) = 4200 J/kg ^oC

Komenca temperaturo (T₁) = 25^oC

Demandis: Fina temperaturo (T₂)

Respondo:

Varma formulo:

Q = mc² ΔT = mc (T₂ - T₁)

Priskribo de la formulo:

Q = varmo, m = maso, c = specifa varmo, ΔT = ŝanĝo de temperaturo, T₁ = komenca temperaturo, T₂ = fina temperaturo

La fina temperaturo de la akvo estas:

Q = mc² (T₂ - T₁)

42.000 = (0,2)(4200)(T₂ - 25)

42 000 = 840 (T₂ - 25)

42.000 = 840 tunoj₂ - 21.000

42.000 + 21.000 = 840 tunoj₂

63.000 = 840 tunoj₂

T₂ = 63.000/840

T₂ = 75^oC

La ĝusta respondo estas C.

Ŝanĝoj en temperaturo kaj ŝanĝoj en formo

8. Surbaze de la grafikaĵo, la kvanto de varmo bezonata de 5 kg da akvo en la procezo de C al D (specifa varmo de akvo = 4 200 J/kg ^oC) estas…

A. 210.000 J

B. 420.000 J

21.000.000 J

D. 42.000.000 J

Diskuto

Estas konate, ke:

Maso de akvo (m²) = 5 kg

Specifa varmo de akvo (c) = 4200 J/kg ^oC

Komenca temperaturo (T₁) = 0 ^oC

Fina temperaturo (T₂) = 10 ^oC

Temperaturŝanĝoj (ΔT) = 10 ^oC-0 ^oC = 10 ^oC

Demandis: Varmo absorbita (Q)

Respondo:

Varma formulo:

Q = mc² ΔT = (5 kg)(4200 J/kg ^oC)(10 ^oC) = (5)(4200 J)(10) = (50)(4200 J) = 210 000 Ĵuloj

La ĝusta respondo estas A.

9. Rigardu la grafikaĵon flanke! Kiom da varmo necesas por ŝanĝi 200 gramojn da glacio en procezo A al C, se la specifa varmo de glacio estas 2100 J/kg ^oC kaj la fuziovarmo de glacio estas 336 000 J/kg estas…..

A. 4.200 Ĵuloj

B. 67.200 Ĵuloj

C. 71.400 Ĵuloj

D. 75.600 Ĵuloj

Diskuto

Estas konate, ke:

Ĉiuj mezurunuoj devas esti esprimitaj en la Internacia Sistemo de Unuoj.

Maso de glacio (m) = 200 gramoj = 200/1000 kilogramoj = 0,2 kilogramoj

Specifa varmo (c) = 2100 J/kg ^oC

Fuziovarmo de glacio (L_F) = 334 000 J/kg

Demandis: La kvanto de varmo bezonata en la procezo A ĝis C

Respondo:

En procezo A ĝis B, varmo estas absorbita de glacio por pliigi ĝian temperaturon de -10^oC fariĝas 0^oC.

La kvanto de varmo absorbita en procezo A ĝis B estas kalkulata per la varmoformulo:

Q = mc² ΔT

Formulpriskribo: Q = varmo absorbita, m = maso de glacio, c = specifa varmo de glacio, ΔT = temperaturŝanĝo

Do la kvanto de varmo absorbita estas:

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

En procezoj B ĝis C, varmo estas absorbita por fandi la tutan glacion en akvon. En ĉi tiu procezo, nur ŝanĝo de stato okazas, kaj neniu ŝanĝo de temperaturo okazas. La temperaturoj de la glacio kaj akvo restas je 0 °C.^oC.

La kvanto de varmo absorbita en la procezo B ĝis C estas kalkulata per la varmoformulo:

Q₂ = m L_F = (0,2 kg)(336 000 J/kg) = 67200 Ĵuloj

La kvanto de varmo absorbita en la procezo A ĝis C:

Q = Q₁ +Q₂ = 4200 Ĵuloj + 67 200 Ĵuloj = 71 400 Ĵuloj

La ĝusta respondo estas C.

10. Atentu la jenan grafikaĵon de eksperimentaj rezultoj!

Se 2 kg da akvo estas varmigitaj, kaj la varmo de akva vaporo = 2,27 x 10⁶ J/kg, specifa varmo de akvo = 4.200 J/kg ^oC kaj aerpremo de 1 atmosfero, tiam la kvanto da varmo bezonata por la procezo de B al C estas...

A. 3.360 kiloĵuloj

B. 4.540 kiloĵuloj

C. 4.876 kiloĵuloj

D. 5.212 kiloĵuloj

Diskuto

Estas konate, ke:

Maso de akvo (m²) = 2 kg

Varmo de akva vaporo (L_V) = 2,27 × 10⁶ J/kg

Specifa varmo de akvo (c) = 4.200 J/kg ^oC

Demandis: La kvanto de varmo absorbita por la procezo de B al C.

Respondo:

En la procezo A ĝis B, la varmo absorbita de la akvo estas uzata por altigi la temperaturon de la akvo de 60 °F.^oC ĝis 100^oC. Ĉe aerpremo de 1 atmosfero, la boltemperaturo de akvo estas 100^oC kaj post atingado de temperaturo de 100^oAkvo kun C ne plu spertas temperaturŝanĝiĝojn, sed ŝanĝiĝas de likvaĵo al gaso.

En procezoj B ĝis C, la sorbita varmo estas uzata por vaporigi la tutan akvon en gason. La kvanto de sorbita varmo estas kalkulata per la formulo:

Q = m L_V = (2 kg)(2,27 × 10⁶ J/kg) = 4,54 × 10⁶ Ĵulo = 4540 x 10³ Ĵulo = 4540 kilogramoj Leulo

La ĝusta respondo estas B.

11.

Atentu la jenan grafikaĵon
Glacio kun maso de 50 gramoj estas varmigita de -5^oC al akvo je temperaturo de 60^oC akvo. Se la fuziovarmo de glacio = 80 kal/gramo, la specifa varmo de glacio = 0,5 kal/gramo ^oC, specifa varmo de akvo = 1 kal/gramo ^oC, tiam la kvanto da varmo bezonata dum la procezo de C al D estas….

A. 125 kalorioj
B. 3.000 kalorioj
C. 4.000 kalorioj
D. 7.125 kalorioj

Diskuto

Estas konate, ke:
Maso de glacio (m²) = 50 gramoj
Glacia temperaturo (T es) = -5 ^oC
Specifa varmo de glacio (c es) = 0,5 kal/gramo ^oC
Varmo de fandglacio (L glacio) = 80 kal/gramo
Akvotemperaturo (T akvo) = 60 ^oC
Specifa varmo de akvo (c akvo) = 1 kal/gramo ^oC
Demando: La kvanto de varmo en la procezo de C al D
Respondo:

En procezo A ĝis B, la temperaturo de la glacio ŝanĝiĝas de -5 ^oC fariĝas 0 ^oC
En la procezoj B ĝis C, la tuta glacio transformiĝas en akvon (la solido transformiĝas en likvaĵon). En ĉi tiu procezo, la temperaturo ne ŝanĝiĝas.
En procezo C al D, la akvotemperaturo ŝanĝiĝas de 0 ^oC fariĝas 60 ^oC

Varmo bezonata en procezo A ĝis B:
Q = mc² ΔT
Q = (m_es)(c_es)(0 – T_es)
Q = (50)(0,5)(0-(-5)) = (50)(0,5)(5) = 125 kalorioj
Varmo bezonata en procezo B ĝis C:
Q = m L
Q = m_es L_es
Q = (50)(80) = 4000 kalorioj
Varmo bezonata en procezo C ĝis D:
Q = mc² ΔT
Q = (m_aero)(c_aero)(T_aero - 0)
Q = (50)(1)(60-0) = (50)(1)(60) = 3000 kalorioj

Varmo bezonata en procezo A ĝis D:
Q = 125 + 4000 + 3000
Q = 7125 kalorioj

La aŭtoro kalkulas la kvanton da varmo bezonata por ĉiu procezo por helpi vin kompreni kiel solvi ĉi tiun specon de problemo. La demando estas la varmo bezonata por la procezo C ĝis D.

La ĝusta respondo estas B.

12.

Surbaze de la grafikaĵo apud la nombro de varmo 3 kg da glacio estas bezonataj en la procezo de ABC estas… (specifa varmo es = 2.100 J/kg^oC, varmo de fuzio es = 336.000 J/kg)

A. 630 kJ
819 kJ
Ĉ. 1071 kJ
3276 kJ

Diskuto

La grafikaĵo supre ilustras la procezon de ŝanĝo de la stato de glacio al akvo.
En la AB-procezo, varmo estas uzata por levi la temperaturon de glacio de -10^oC ĝis 0^oC.
Q = mc (delto T)
Q = (3)(2100)(0-(-10)) = (3)(2100)(10) = 63 000 Ĵuloj = 63 kJ (kj = kiloĴuloj)
En la BC-procezo, varmo estas uzata por fandi la tutan glacion en akvon. En ĉi tiu procezo, la temperaturo de la glacio ne ŝanĝiĝas.
Q = m L_F
Q = (3)(336.000) = 1.008.000 Ĵuloj
La kvanto de varmo bezonata por glacio en la ABC-procezo estas:
63 kJ + 1.008 kJ = 1071 kJ
La ĝusta respondo estas C.

13.

Atentu la varmig-diagramon de 500 gramoj da glacio je temperaturo de -10^oC sube! Se la specifa varmo de glacio estas 2100 J/kg^oC, specifa varmo de akvo 4.200 J/kg^oC, kaj la fuziovarmo de glacio estas 336 000 J/kg. Kiom da varmo estas bezonata por la procezo de BCD?

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

Diskuto
La maso de glacio estas esprimita en gramoj, do konvertu ĝin al kilogramoj (internaciaj unuoj). 500 gramoj = 0,5 kg.
En la BC-procezo, varmo estas uzata por fandi la tutan glacion en akvon.
Q = m L_F
Q = (0,5)(336.000) = 168.000 Ĵuloj
En la CD-procezo, varmo estas uzata por levi la temperaturon de akvo de 0^oC ĝis 30^oC
Q = mc (delto T)
Q = (0,5)(4200)(30-0) = (0,5)(4200)(30) = 63 000 Ĵuloj
La kvanto de varmo bezonata por glacio en la BCD-procezo:
168 000 Ĵuloj + 63 000 Ĵuloj = 231 000 Ĵuloj
La ĝusta respondo estas D.

14.
Rigardu la varmig-grafikon por 1 kg da glacio sube! Se la specifa varmo de glacio estas 2 100 J/kg^oC, la fuziovarmo de glacio estas 336 000 J/kg kaj la specifa varmo de akvo estas 4 200 J/kg^oC, tiam la varmo bezonata en la procezo de PQR estas...
A. 10.500 J
B. 21.000 J
336.000 J
D. 346.500 J
Diskuto
En la PQ-procezo, varmo estas uzata por levi la temperaturon de glacio de -5^oC ĝis 0^oC
Q = mc (delto T)
Q = (1)(2100)(0-(-5)) = (1)(2100)(5) = 10 500 Ĵuloj
En la QR-procezo, varmo estas uzata por fandi la tutan glacion en akvon.
Q = m L_F
Q = (1)(336.000) = 336.000 Ĵuloj
La kvanto de varmo bezonata por glacio en la PQR-procezo estas:
168 000 Ĵuloj + 63 000 Ĵuloj = 231 000 Ĵuloj
La ĝusta respondo estas D.

15. Rigardu la varmigan grafikaĵon por 1 kg da glacio sube!

Se specifa varmo 2.100 J/kg^oC, la fuziovarmo de glacio estas 336 000 J/kg kaj la specifa varmo de akvo estas 4 200 J/kg^oC, tiam la varmo bezonata en la procezo de PQR estas...

A. 10.500 J

B. 21.000 J

336.000 J

D. 346.500 J

Diskuto

Estas konate, ke:

Maso de glacio = 1 kg

Fuziovarmo de glacio (L_F) = 334 000 J/kg

Specifa varmo de glacio (c es) = 2.100 J/kg^oC

Specifa varmo de akvo (c akvo) = 4.200 J/kg^oC

Demandis: Varmo bezonata en la PQR-procezo

Respondo:

En la procezo de P al Q, varmo estas uzata por levi la temperaturon de la glacio de -5^oC fariĝas 0^oC. Varmo estas kalkulata per la formulo: Q = mc ΔT, kie Q = varmo, m = maso de glacio, c = specifa varmo de glacio, ΔT = ŝanĝo de temperaturo de -5^oC ĝis 0^oC.

Varmo bezonata en la procezo P al Q:

Q = mc² ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 Ĵuloj

En la Q al R procezo, varmo estas uzata por fandi la tutan glacion en akvon. En ĉi tiu procezo, la temperaturo ne ŝanĝiĝas. Varmo estas kalkulata per la formulo: Q = m L_F, kie Q = varmo, m = maso de glacio, L_F = fuziovarmo de glacio.

Varmo bezonata en la procezo Q al R:

Q = m L_F = (1)(336.000) = 336.000 Ĵuloj

Totalaj kalorioj:

10500 + 336.000 = 346.500 Ĵuloj

La ĝusta respondo estas D.

Fonto de demando:

Demandoj pri Nacia Ekzameno pri Scienco por Mezlernejo/Islama Mezlernejo