15 Foarbylden fan temperatuer- en waarmtefragen
Thermometerkalibraasje
1. In kalibrearre termometer X lit -30 °C sjen foar it friespunt fan wetter en 90 °C foar it siedpunt fan wetter. In temperatuer fan 60 °C foar X is gelyk oan...
A. 20 o C
B. 45 ° C
C. 50 ° C
D. 75 ° C
E. 80 ° C
Diskusje
It is bekend dat:
Friespunt fan wetter op termometer X = -30 o
It siedpunt fan wetter op termometer X = 90 o
Fraach: 60 o X = ….. o C
Antwurd:
Op 'e skaal fan Fahrenheit is it friespunt fan wetter 32 o F en it siedpunt fan wetter 212 o F. Tusken it friespunt en it siedpunt fan wetter is der in ferskil fan 212 o – 32 o = 180 o.
Op de skaal fan Celsius is it friespunt fan wetter 0 o C en it siedpunt fan wetter 100 o C. Tusken it friespunt en it siedpunt fan wetter is der in ferskil fan 100 o – 0 o = 100 o.
Op de X-skaal is it friespunt fan wetter -30 o X en it siedpunt fan wetter is 90 o X. Tusken it friespunt en it siedpunt fan wetter is der in ferskil fan 90 o – (-30 o ) = 90 o + 30 o = 120 o.
Konvertearje X-skaal nei Celsius-skaal:
It goede antwurd is D.
Útwreiding
2. In metalen staaf wurdt ferwaarme ta in temperatuer fan 80 ° C en syn lingte wurdt 115 sm. As de koëffisjint fan lineêre útwreiding fan it metaal 3.10 -3 ° C -1 is en de begjintemperatuer fan it metaal 30 ° C is, dan is de begjinlingte fan it metaal….
A. 100 sm
B. 101,5 sm
C. 102 sm
D. 102,5 sm
E. 103 sm
Diskusje
It is bekend dat:
Begjintemperatuer (T1 ) = 30 ° C
Eintemperatuer (T2 ) = 80 ° C
Temperatuerferoaring (ΔT) = 80 ° C – 30 ° C = 50 ° C
De koëffisjint fan lineêre útwreiding fan metaal (α) = 3.10 -3 o C -1
Eindlingte fan metaal (L) = 115 sm
Winske: Begjinlingte fan metaal (L o )
Antwurd:
Formule foar lingte-útwreiding:
It goede antwurd is A.
3. In messingstang is yn earste ynstânsje 40 sm lang. As er ferwaarme wurdt by in temperatuer fan 80 ° C, wurdt de lingte 40,04 sm. As de koëffisjint fan lineêre útwreiding fan messing 2,0 x 10⁻⁶ °C -1 is , dan is de begjintemperatuer fan 'e messingstang….
A. 20 o C
B. 22 ° C
C. 25 ° C
D. 30 ° C
E. 50 ° C
Diskusje
It is bekend dat:
Eintemperatuer (T2 ) = 80 ° C
Begjinlingte (L o ) = 40 sm
Eindlingte (L) = 40,04 sm
Tanimming fan lingte (ΔL) = 40,04 sm – 40 sm = 0,04 sm
De koëffisjint fan lineêre útwreiding fan messing (α) = 2,0 x 10⁻⁶ o C⁻¹
Fraach: Begjintemperatuer ( T1 )
Antwurd:
Formule foar útwreiding fan metalen:
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 ° C
It goede antwurd is D.
Waarmteferfier troch gelieding
4. Metalen stangen fan deselde grutte, mar makke fan ferskillende metalen, wurde ferbûn lykas te sjen is yn 'e ôfbylding hjirûnder. As de termyske geliedingsfermogen fan metaal I 4 kear de geliedingsfermogen fan metaal II is, dan is de temperatuer by de oergong fan 'e twa metalen ...
A. 450 C
B. 40 0 C
C. 35 0 C
D. 30 0 C
E. 25 0 C
Diskusje
It is bekend dat:
Deselde stamgrutte
Termyske geliedingsfermogen fan metaal I = 4k
Termyske geliedingsfermogen fan metaal II = k
Metalen tiptemperatuer I = 50 0 C
Temperatuer fan metalen punt II = 0 0 C
Fraach: Temperatuer by de krusing fan 'e twa metalen
Antwurd:
De formule foar de taryf fan waarmteferfier troch gelieding:
Beskriuwing: Q/t = waarmte-oerdrachtsnelheid, k = termyske geliedingsfermogen, A = oerflakte, T1 - T2 = temperatuerferoaring, l = lingte fan de stêf
Temperatuer op it grinsflak P en Q:
Twa metalen stangen A en B binne like grut, sadat it oerflak (A) en de lingte (l) fan 'e stangen út 'e fergeliking eliminearre wurde.
It goede antwurd is B.
5. Let op de folgjende útspraak!
(1) Metaalgelieding
(2) It temperatuerferskil tusken de metalen einen
(3) Lingte fan metaal
(4) Metaalmassa
De faktoaren dy't de taryf fan waarmtefersprieding yn metaal bepale binne ...
A. (1), (2) en (3)
B. (1) en (4)
C. (2) en (4)
D. (3) en (4)
Allinnich E. (4)
Diskusje
Op basis fan 'e formule foar de waarmteferfiersnelheid troch gelieding, binne de faktoaren dy't de waarmteferfiersnelheid bepale de geliedingsfermogen fan it metaal (k), it temperatuerferskil tusken de úteinen fan it metaal (T) en de lingte fan it metaal (l). De massa fan it metaal hat gjin effekt.
It goede antwurd is A.
6. Twa PQ-stangen fan deselde grutte, mar ferskillende soarten metaal, binne oaninoar fêstmakke lykas te sjen is yn 'e ûndersteande figuer. As de termyske geliedingskoëffisjint P twa kear de termyske geliedingskoëffisjint Q is, dan is de temperatuer op 'e grins tusken P en Q...
A. 84°C
B. 78°C
C. 72°C
D. 70°C
E. 90°C
Diskusje
It is bekend dat:
PQ-stangen hawwe deselde grutte.
Termyske geliedingskoëffisjint fan metaal P (kP ) = 2k
Termyske geliedingskoëffisjint fan metaal Q (k Q ) = k
Fraach: Temperatuer op it grinsflak P en Q
Antwurd:
De formule foar de taryf fan waarmteferfier troch gelieding:
Beskriuwing: Q/t = waarmte-oerdrachtsnelheid, k = termyske geliedingsfermogen, A = oerflakte, T1 - T2 = temperatuerferoaring, l = lingte fan de stêf
Temperatuer op it grinsflak P en Q:
De stangen PQ binne like grut, dus A en l binne út 'e fergeliking eliminearre.
Der is gjin goed antwurd.
Feroaring fan foarm
7. 1 kg iis by in temperatuer fan 0 o C wurdt mingd mei 0,5 kg wetter by in temperatuer fan 0 o C, dan...
A. guon fan it wetter befriest
B. in part fan it iis smelt
C. al it iis smelt
D. al it wetter befriest
E. de massa iis yn wetter bliuwt konstant
Diskusje
It wurd iis jout wetter yn fêste foarm oan, wylst it wurd wetter wetter yn floeibere foarm oanjout.
By 0 ° C feroaret iis fan in fêste stof nei in floeistof. Foar dizze feroaring yn tastân moat it iis waarmte opnimme. Iis wurdt mingd mei wetter, dus it iis moat waarmte út it wetter opnimme. It wetter is lykwols ek op 0 ° C, dus kin gjin waarmte troch it iis opnommen wurde. Dêrom bliuwt de massa iis yn it wetter konstant.
It goede antwurd is E.
Swarte Prinsipe
8. Yn in izeren skip mei in massa fan 200 gram binne der 100 gram oalje by in temperatuer fan 20 o C. Yn it skip wurde 50 gram izer by in temperatuer fan 75 o C dien. As de temperatuer fan it skip mei 5 o C omheech giet en de spesifike waarmte fan oalje = 0,43 cal/g o C, dan is de spesifike waarmte fan izer...
A. 0,143 kal/g o C
B. 0,098 kal/g o C
C. 0,084 kal/g o C
D. 0,075 kal/g o C
E. 0,064 kal/g o C
Diskusje
It is bekend dat:
Massa fan izeren skip (m) = 200 gr
Begjintemperatuer fan it izeren fet (T1 ) = 20 ° C
De oalje sit yn it izeren fet, dus de temperatuer fan 'e oalje = de temperatuer fan it izeren fet.
Eintemperatuer fan it izeren fet (T2 ) = 20 oC + 5 oC = 25 oC
Massa fan oalje (m) = 100 gram
Spesifike waarmte fan oalje (c oalje) = 0,43 kal/g o C
Begjinne oaljetemperatuer (T1 ) = 20 ° C
De oalje sit yn in fet sadat de oalje yn termysk lykwicht is mei it izeren fet. Dus as de eintemperatuer fan it izeren fet 25 ° C is, dan is de eintemperatuer fan 'e oalje 25 ° C.
Eindlike oaljetemperatuer (T2 ) = 20 ° C + 5 ° C = 25 ° C
Massa fan izer (m) = 50 gram
Begjintemperatuer fan izer (T1 ) = 75 ° C
Izer wurdt yn in fet ûnderdompele yn oalje, sadat it izer yn termysk lykwicht is mei de oalje en it fet. Dus as de eintemperatuer fan it fet 25 ° C is, dan is de eintemperatuer fan it izer 25 ° C.
Fraach: Spesifike waarmte fan izer (c izer)
Antwurd:
Waarmte frijjûn troch izer:
Q = mc ΔT = (50)(c)(75-25) = (50)(c)(50) = 2500c kaloaren
Waarmte opnommen troch it izeren skip:
Q = mc ΔT = (200)(c)(25-20) = (200)(c)(5) = 1000c kaloaren
Waarmte opnommen troch oalje:
Q = mc ΔT = (100)(0,43)(25-20) = (43)(5) = 215 kaloaren
It prinsipe fan Black stelt dat yn in sletten, isolearre systeem de waarmte dy't frijkomt troch in objekt mei hege temperatuer wurdt opnommen troch in objekt mei lege temperatuer.
Q frijlitten = Q opnommen
2500c = 1000c + 215
2500c – 1000c = 215
1500c = 215
c = 215/1500
c = 0,143 kal/g o C
It goede antwurd is A.
9. In glês mei 200 gram wetter by in temperatuer fan 20°C wurdt fol mei 50 gram iis by in temperatuer fan -2°C. As allinich waarmtewikseling plakfynt tusken it wetter en it iis, sil nei't lykwicht berikt is, it folgjende krigen wurde: (c wetter = 1 kal/gr°C; c iis = 0,5 kal/gr°C; L = 80 kal/gr)
A. al it iis smelt en de temperatuer is boppe 0 °C
B. al it iis smelt en de temperatuer is 0 °C
C. Net al it iis smelt en de temperatuer is 0 °C
D. de temperatuer fan it hiele systeem is ûnder 0 °C
E. in part fan it wetter befriest en de systeemtemperatuer is 0 °C
Diskusje
It is bekend dat:
Massa wetter (m wetter ) = 200 gram
Wettertemperatuer (T wetter ) = 20 ° C
Spesifike waarmte fan wetter (c wetter ) = 1 kal/gr °C
Massa fan iis (m es ) = 50 gram
Iistemperatuer (T es ) = -2 ° C
Spesifike waarmte fan iis (ces ) = 0,5 cal/gr°C
Waarmte fan smeltend wetter (L) = 80 kal/gr
Antwurd:
Waarmte om de temperatuer fan iis te ferheegjen fan -2 ° C nei 0 ° C:
Q = mc ΔT
Q = (50 gram)(0,5 kal/gr°C)(0 o C – (-2 o C))
Q = (50)(0,5 kal)(2)
Q = 50 kaloaren
Waarmte om al it iis yn wetter te smelten:
Q = m L = (50 gram)(80 kal/gram) = 4000 kaloaren
Waarmte om de temperatuer fan al it wetter te ferleegjen fan 20 ° C nei 0 ° C:
Q = mc ΔT
Q = (200 gram)(1 kal/gr°C)(0 o C – (20 o C))
Q = (200)(1 kal)(-20)
Q = -4000 kaloaren
In posityf teken betsjut dat waarmte tafoege wurdt, in negatyf teken betsjut dat waarmte frijkomt.
De waarmte dy't nedich is om de temperatuer fan it iis nei 0 ° C te ferheegjen is 50 kaloaren, en de waarmte dy't nedich is om al it iis te smelten is 4000 kaloaren. Dêrom is de totale waarmte dy't nedich is om al it iis te smelten 4050 kaloaren. De beskikbere waarmte is de waarmte dy't frijkomt troch it wetter, dat is 4000 kaloaren.
Der kin konkludearre wurde dat de beskikbere waarmte net genôch is om al it iis yn wetter te smelten. It measte iis is yn wetter smolten, mar in lyts diel net. Dit wetter en it oerbleaune iis binne op 0 ° C.
It goede antwurd is C.
10. In stik aluminium mei in massa fan 200 gram en in temperatuer fan 20 o C wurdt yn in wetterbak dien mei in massa fan 100 gram en in temperatuer fan 80 o C. As de spesifike waarmte fan aluminium 0,22 cal/g o C is en de spesifike waarmte fan wetter 1 cal/g o C, dan is de eintemperatuer fan it aluminium tichtby...
A. 20 ° C
B. 42 ° C
C. 62 ° C
D. 80 ° C
E. 100 ° C
Diskusje
It is bekend dat :
Massa fan aluminium = 200 gram
Aluminiumtemperatuer = 20 ° C
Massa wetter = 100 gram
Wettertemperatuer = 80 ° C
Spesifike waarmte fan aluminium = 0,22 cal/g o C
Spesifike waarmte fan wetter = 1 kcal/g o C
Fraach : definitive temperatuer fan aluminium
Antwurd :
It aluminium sit yn it wetter, dus de eintemperatuer fan it aluminium = de eintemperatuer fan it wetter.
De waarmte dy't frijkomt troch it wetter mei hegere temperatuer (Q frijjûn) = de waarmte dy't opnommen wurdt troch it aluminium mei legere temperatuer (Q opnommen)
m wetter 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 ° C
It goede antwurd is C.
11. In munt fan 50 g by in temperatuer fan 85 °C wurdt yn 50 g wetter doopt by in temperatuer fan 29,8 °C (spesifike waarmte fan wetter = 1 kal.g -1 .°C -1 ). As de eintemperatuer 37 °C is en de kontener gjin waarmte opnimt, dan is de spesifike waarmte fan it metaal ...
A. 0,15 kal.g -1 .°C -1
B. 0,30 kal.g -1 .°C -1
C. 1,50 kal.g -1 .°C -1
D. 4,8 kal.g -1 .°C -1
E. 7,2 kal.g -1 .°C -1
Diskusje
It is bekend dat :
Metaalmassa (m metaal ) = 50 gram
Metaaltemperatuer = 85 ° C
Massa wetter (m wetter ) = 50 gram
Wettertemperatuer = 29,8 ° C
Spesifike waarmte fan wetter (c wetter ) = 1 kal.g -1 .°C -1
Eintemperatuer fan it mingsel = 37 ° C
Fraach : spesifike waarmte fan metaal (c metaal)
Antwurd :
De waarmte dy't frijkomt troch it metaal mei hegere temperatuer (Q frijjûn) = de waarmte dy't opnommen wurdt troch it wetter mei legere temperatuer (Q opnommen)
m metaal c (ΔT) = m wetter c (ΔT)
(50)(c)(85 – 37) = (50)(1)(37 – 29,8)
(c)(85 – 37) = (1)(37 – 29,8)
48c = 7,2
c = 0,15 kal.g -1 .°C -1
It goede antwurd is A.
12. In iisblokje fan 50 gram by 0 °C wurdt yn 200 gram wetter by 30 °C doopt en yn in spesjale kontener pleatst. Nim oan dat de kontener gjin waarmte opnimt. As de spesifike waarmte fan wetter 1 kal.g – 1 °C –1 is en de smeltewaarmte fan iis 80 kal.g –1 is , dan is de eintemperatuer fan it mingsel….
A. 5°C
B. 8°C
C. 11°C
D. 14°C
E. 17°C
Diskusje
It is bekend dat :
Massa fan iis (m es ) = 50 gram
Iistemperatuer = 0°C
Massa wetter (m wetter ) = 200 gram
Wettertemperatuer = 30 ° C
Spesifike waarmte fan wetter (c wetter ) = 1 kal.g – 1 °C –1
Waarmte fan smeltend iis (L iis ) = 80 kal.g –1
Fraach : definitive temperatuer fan it mingsel
Antwurd :
Earste skatting fan 'e definitive steat:
De waarmte dy't frijkomt troch wetter om syn temperatuer te ferleegjen fan 30 ° C nei 0 ° C:
Q los = m wetter c wetter (ΔT) = (200)(1)(30-0) = (200)(30) = 6000
De waarmte dy't nedich is om al it iis te smelten:
Q melt = m es L es = (50)(80) = 4000
De waarmte dy't brûkt wurdt om al it iis te smelten is mar 4000, wylst de hoemannichte waarmte dy't beskikber is 6000 is. Der kin konkludearre wurde dat de eintemperatuer fan it mingsel boppe 0 ° C leit.
Swarte Prinsipe :
Waarmte frijjûn troch wetter = waarmte om al it iis te smelten + waarmte om de temperatuer fan it iiswetter te ferheegjen
(m wetter )(c wetter )(ΔT) = (m es )(L es ) + (m es )(c wetter )(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 ° C
It goede antwurd is B.
Feroarings yn 'e steat fan matearje
13. De grafyk hjirûnder lit de relaasje sjen tusken temperatuer (T) en waarmte (Q) tapast op 1 gram fêste stof. De hoemannichte ferdampingswaarmte fan 'e fêste stof is…
A. 60 kaloaren/gram
B. 70 kaloaren/gram
C. 80 kaloaren/gram
D. 90 kaloaren/gram
E. 100 kaloaren/gram
Diskusje:
De ferdampingswaarmte is de hoemannichte waarmte dy't opnommen (of frijlitten) wurdt troch 1 gram fan in objekt om syn steat fan floeistof nei gasfoarmich (of fan gasfoarmich nei floeistof) te feroarjen.
It is bekend :
Waarmte opnommen of frijlitten: Q = 140 kaloaren – 60 kaloaren = 80 kaloaren
Massa fan fêste stof: m = 1 gram
frege :
Stoomwaarmte (Lv) fêste stoffen?
Jawab :
Formule foar it bepalen fan 'e waarmte fan stoom :
Q = mLv
Beskriuwing: Q = waarmte opnommen of frijlitten, m = massa fan stof, Lv = waarmte fan stoom
Lv = Q / m
Lv = 80 kaloaren / 1 gram
Lv = 80 kaloaren/gram
It goede antwurd is C.
14. Hjirûnder is in grafyk fan waarmte tsjin temperatuer fan 1 kg stoom by normale druk. It siedpunt fan wetter is 2256 x 103 J/kg en de spesifike waarmte fan wetter is 4,2 x 103 J/kg K, dan is de waarmte dy't frijkomt by de feroaring fan stoom nei wetter ...
A. 4,50 × 103 Joule
B. 5,20 × 103 Joule
C. 2,00 × 106 Joule
D. 2,26 × 106 Joule
E. 4,40 × 106 Joule
Diskusje:
It is bekend :
Stoomwaarmte of siedende waarmte (Lv) = 2.256 x 103 J / kg
Spesifike waarmte fan wetter (c) = 4200 J/kg K
Massa fan stoom (m) = 1 kg
frege :
Waarmte frijlitten (Q)?
Jawab :
Q = mLv
Q = (1 kg)(2.256 x 103 J/kg)
Q = 2256 x 103 Joule
Q = 2,256 x 106 Joule
It goede antwurd is D.
15. De hoemannichte waarmte dy't opnommen wurdt om de temperatuer fan 2 kg wetter te ferheegjen fan -2 oC oant 10 oC is ... Spesifike waarmte fan wetter = 4.200 J/kg Co, spesifike waarmte fan iis = 2.100 J/kg Co, waarmte fan wettersmelting (LF) = 334.000 J/kg
A. 760.400 J
B. 750.000 J
C. 668.000 J
D. 600.000 J
E. 540.000 J
Diskusje:
It is bekend :
Massa (m) wetter = 2 kg
Begjintemperatuer (T) = -2 oC
Eintemperatuer (T) = 10 oC
Spesifike waarmte fan iis (c es) = 2100 J/kg Co
Spesifike waarmte fan wetter (c wetter) = 4200 J/kg Co
Waarmte fan wettersmelting (L)F) = 334.000 J/kg
frege :
Waarmte opnommen (Q)?
Jawab :
Temperatuerferoaring fan -2 oC oant 10 oC giet troch ferskate stadia.
Fase 1, de iistemperatuer nimt ta fan -2 oC oant 0 oC (de tanimming fan iistemperatuer hâldt op by it friespunt fan wetter, dat is 0 oC)
Fase 2, al it iis smelt (de fêste tastân feroaret yn floeibere tastân by it friespunt fan wetter, dat is 0 oC)
Fase 3, de wettertemperatuer nimt wer ta fan 0 oC oant 10 oC)
Dus fan in temperatuer fan -2 oC oant 0 oC, wetter is noch yn fêste foarm. By temperatuer 0 oC, is der in feroaring fan fêst nei floeiber. Nei't de fêste tastân feroaret yn floeibere tastân, nimt de wettertemperatuer wer ta fan 0 oC oant 10 oC.
Q1 = (m)(c es)(delta T) = (2 kg)(2100 J/kg Co) (0 oC – (-2 oC)) = (2)(2100 J)(2) = 8400 J
Q2 = (m)(LF) = (2 kg)(334.000 J/kg) = 668.000 J
Q3 = (m)(c wetter)(delta T) = (2 kg)(4200 J/kg Co) (10 oC - 0 oC)) = (2)(4200 J)(10) = 84000 J
Waarmte opnommen:
Q = Q1 +Q2 +Q3
Q = 8400 J + 668.000 J + 84000 J
Q = 760.400 Joule
It goede antwurd is A.
Boarne fan 'e fraach:
Nasjonaal eksamen Natuerkundefragen foar middelbere skoalle/beropsskoalle
