فرمول گرما تغییر حالت انتقال گرما

نمونه سوالات و فرمول های مربوط به تغییرات حالت گرما، انتقال حرارت، اصل بلک

گرمای همجوشی

۱. گرمای ذوب آب ۸۰ کالری بر گرم است. این یعنی…

الف) برای افزایش دمای ۱ گرم آب به میزان ۱ درجه، ۸۰ کالری مصرف می‌شود.
ب. برای تبدیل کامل ۱ گرم آب به بخار، ۸۰ کالری انرژی لازم است.
ج. برای حفظ دمای ۱ گرم آب، ۸۰ کالری مصرف می‌شود.
د. برای تبدیل کامل ۱ گرم یخ به آب، ۸۰ کالری انرژی لازم است.

پمباهاسان
جواب صحیح D است.

تغییر فرم

2.
به نمودار نتایج آزمایش زیر نگاه کنید!

۲ کیلوگرم آب در دمای ۶۰ ^درجه سانتیگراد تبخیر خواهد شد. اگر گرمای بخار آب ۲.۲۷ × ۱۰۶ ^ژول بر کیلوگرم، گرمای ویژه آب ۴۲۰۰ ژول بر (کیلوگرم ^درجه سانتیگراد) و فشار هوا ۷۶ سانتی‌متر جیوه باشد، آنگاه گرمای مورد نیاز برای فرآیند BC برابر است با…

الف. ۳۳۶ کیلوژول
ب. ۴۵۴۰ کیلوژول
ج. ۴۸۷۶ کیلوژول
د. ۵۲۱۲ کیلوژول

پمباهاسان
معلوم است که:
جرم آب (متر) = ۲ کیلوگرم
دمای آب (T) = 60^oC
گرمای بخار آب (لیتر)_V) = ۲ × ۱۰⁶ J / kg
گرمای ویژه آب (c) = 4200 J/(kg) ^oC)
فشار هوا (P) = 76 سانتی‌متر جیوه
سوال: گرمای مورد نیاز برای فرآیند BC
جواب:
فرآیند AB = آب از دمای ۶۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شود.^oسی تا ۰^oج. در این فرآیند، از گرما برای افزایش دمای آب استفاده می‌شود. گرما با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌شود: Q = mc⁻¹ ΔT
فرآیند BC = آب تبخیر می‌شود. در این فرآیند، از گرما برای افزایش دما استفاده نمی‌شود، بلکه برای تبخیر آب استفاده می‌شود. گرما با استفاده از فرمول Q = m L محاسبه می‌شود._V
فرآیند C- = بخار گرم می‌شود. در این فرآیند، از گرما برای افزایش دمای بخار استفاده می‌شود. گرما با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌شود: Q = mc ΔT.
بنابراین اگر دمای آب تغییر کند، فرمول گرمای مورد استفاده Q = mc₂ΔT است، اگر شکل آب تغییر کند، فرمول گرمای مورد استفاده Q = m₂L است._V.

گرمای مورد نیاز برای فرآیند BC:
Q = m³ L_V
Q = (2 کیلوگرم)(2,27 x 10)⁶ ژول/کیلوگرم)
Q = 4,54 × 10⁶ ژول
Q = 4.540.000 ژول
Q = ۴۵۴۰ کیلوژول
جواب صحیح B است.

۳. موارد زیر گروه‌هایی از تغییر حالت هستند که گرما آزاد می‌کنند:
الف. انجماد، میعان، تصعید
ب. ذوب، تبخیر، تبلور
ج. ذوب، تبخیر، میعان
د. انجماد، تبخیر، تصعید
پمباهاسان
به طور کلی، دو نوع تغییر حالت وجود دارد، یعنی تغییر حالتی که گرما را جذب می‌کند و تغییر حالتی که گرما را آزاد/رها می‌کند.
در تغییر حالتی که گرما جذب می‌کند، یک جسم گرما جذب می‌کند تا زمانی که گرمای جسم افزایش یابد، سپس حالت جسم تغییر می‌کند. در تغییر حالتی که گرما آزاد می‌کند، یک جسم گرما آزاد می‌کند تا زمانی که گرمای جسم کاهش یابد، سپس حالت جسم تغییر می‌کند.
اگر جسمی گرما جذب کند، حالت آن جسم از جامد به مایع و سپس به گاز تغییر می‌کند.
اگر جسمی گرما آزاد کند، حالت آن جسم از گاز به مایع و سپس به جامد تغییر می‌کند.

به پاسخ سوال بالا توجه کنید.
انجماد = تغییر حالت یک جسم از مایع به جامد (با آزاد شدن گرما)
چگالش = تغییر حالت یک جسم از گاز به مایع (با آزاد شدن گرما)
تصعید = تغییر حالت یک جسم از گاز به جامد (با آزاد شدن گرما)
ذوب = تغییر حالت یک جسم از جامد به مایع (جذب گرما)
تبخیر = تغییر حالت یک جسم از مایع به گاز (جذب گرما)
تبلور = تغییر حالت یک جسم از جامد به گاز (جذب گرما)
جواب صحیح الف است.

انتقال حرارت

۴. یک پنجره شیشه‌ای دارای ضخامت ۸ میلی‌متر و مساحت ۱ متر مربع است.²اگر دمای هوای بیرون 30 درجه باشد^oسی و در ۲۰^oC و رسانایی حرارتی شیشه 0,8 W/m است^oC، آنگاه مقدار انرژی که در عرض ۱ ساعت از شیشه عبور می‌کند ... مگا ژول است.
A. 360
B. 36
C. 6
D. 3,6
پمباهاسان
معلوم است که:
ضخامت شیشه (l) = 8 میلی‌متر = 8 / 1000 = 0,008 متر
مساحت شیشه (A) = 1 متر مربع²
اختلاف دما (ΔT) = 30^oC-20^oC = 10^oC
رسانایی حرارتی شیشه (k) = 0,8 W/m^oC
بازه زمانی (t) = 1 ساعت = 60 (60 ثانیه) = 3600 ثانیه
سوال: مقدار انرژی که در عرض 1 ساعت از شیشه عبور می‌کند
جواب:
فرمول نرخ انتقال حرارت از طریق رسانش:

مقدار انرژی عبوری از شیشه در 1 ساعت:

جواب صحیح D است.

۵. یک میله فلزی به طول ۱ متر است. یک سر آن در دمای ثابت ۱۵۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شود.^oC در حالی که انتهای دیگر در دمای اتاق، یعنی 30، نگهداری می‌شود.^oج. دمای قسمتی از میله که در فاصله 30 سانتی‌متری از انتهای گرم‌شده قرار دارد ... است.
A. 36^oC
B. 84^oC
C. 114^oC
D. 125^oC
پمباهاسان
معلوم است که:
طول میله فلزی (l) = 1 متر
اختلاف دما (ΔT) = 150^oC-30^oC = 120^oC
سوال: دمای قسمتی از میله که در فاصله 30 سانتی‌متری از انتهای گرم‌شده قرار دارد
جواب:
نرخ انتقال حرارت از طریق رسانش را محاسبه کنید:

دمای قسمتی از میله که در فاصله 30 سانتی‌متری از انتهای گرم‌شده قرار دارد را محاسبه کنید:
طول میله فلزی (لیتر) = 30 سانتی‌متر = 0,3 متر
اختلاف دما (ΔT) = ۱۵۰-T

جواب صحیح C است.

منبع سوال:

سوالات فیزیک SBMPTN