Exemplos de preguntas sobre a calor e os cambios de estado

15 exemplos de calor e cambios de estado

Discusión de problemas de calor

1. Para elevar a temperatura da auga do mar en 1 °C, necesítanse 3900 joules de calor . Se a calor específica da auga do mar é 3,9 × 10³ ^J /kg°C, entón a masa da auga do mar é…

A. 100 kg

B. 10 kg

C. 1 kg

D. 0,1 kg

Discusión

Sábese que:

Cambio de temperatura ( ΔT ) = 1 ^° C

Calor (Q) = 3900 Joules

Calor específico da auga do mar (c) = 3,9 x 10³ ^J /kg°C = 3900 J/kg°C

Pregunta: Masa da auga do mar (m)

Resposta:

Fórmula da calor:

Q = mc Δ T

Descrición: Q = calor, m = masa, c = calor específica, Δ T = cambio de temperatura

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

Entón, a masa da auga do mar (m²) = 1 quilogramo

A resposta correcta é C.

2. Cobre cunha masa de 2 kg a unha temperatura de 30 °C. Recibe 39.000 J de calor. Se a calor específica do cobre é de 390 J/kg °C, entón a temperatura final do cobre é...

A. 80 °C

50 °C

C. 30 °C

D. 20 °C

Discusión

Sábese que:

Masa (m) = 2 kg

Temperatura inicial (T1 ₎ = 30 ^° C

Calor absorbida (Q) = 39.000 Joules

Calor específico (c) do cobre = 390 J/kg ^° C

Pregunta: Temperatura final do cobre ( _T2 )

Resposta:

Fórmula da calor:

Q = mc⁻¹ ΔT

Descrición: Q = calor, m = masa, c = calor específica, ΔT = cambio de temperatura

Q = mc⁻¹ ΔT = mc⁻¹ ( _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 _° ^C

A resposta correcta é A.

3. Para elevar a temperatura de 5 kg de auga de 15 °C a 40 °C, a cantidade de calor necesaria é….

(calor específico da auga 4,2 × 10³ ^J /kg°C)

A. 525.000 J

B. 420.000 J

C. 150.000 J

D. 21.000 J

Discusión

Sábese que:

Masa (m) = 5 kg

Temperatura inicial (T1 ₎ = 15 °C

Temperatura final (T2 ₎ = 40 °C

Calor específico da auga (c) = 4,2 × 10³ ^J /kg°C

Preguntado: Calor (Q)

Resposta:

Fórmula de calor:

Q = mc⁻¹ ΔT

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

Q = (5)( 4,2 × 10³ ^J )(25)

Q = 525 x ^10³ J

Q = 525.000 xullos

A resposta correcta é A.

4. 2 kg de auga a unha temperatura de 24 °C quéntanse a 90 °C. Se a calor específica é de 4.200 Joules/kg °C, entón a calor recibida pola auga é...

A. 336.000 Joules

B. 259.200 Joules

C. 554.400 Joule

D. 543.600 Joule

Discusión

Sábese que:

Masa da auga (m) = 2 kg

Temperatura inicial (T1 ₎ = 24 °C

Temperatura final (T2 ₎ = 90 °C

Calor específico da auga (c) = 4.200 Joules/kg°C

Pregunta: A calor (Q) que recibe a auga é….

Resposta:

Calorías:

Q = mc ΔT

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

Q = (2 kg)( 4.200 Joules/kg°C)(66°C)

Q = (132) ( 4.200 xullos)

Q = 554.400 xullos

A resposta correcta é C.

5. Auga cunha masa de 5 gramos quéntase de 10 °C a 40 °C. Se a calor específica da auga é de 1 cal/gr °C, a cantidade de calor necesaria para elevar a temperatura da auga é...

A. 100 calorías

B. 150 calorías

C. 200 calorías

D. 400 calorías

Discusión

Sábese que:

Masa (m) = 5 gramos

Temperatura inicial (T1 ₎ = 10 ^° C

Temperatura final (T2 ₎ = 40 ^° C

Calor específico da auga (c) = 1 cal/gr°C

Pregunta: A calor necesaria para elevar a temperatura da auga

Resposta:

Fórmula da calor:

Q = mc⁻¹ ΔT

Q = (5 gramos) ( 1 cal/gr°C) (40 ^° C – 10 ^° C)

Q = (5)( 1 cal)(30)

Q = 150 calorías

A resposta correcta é B.

6. O mellor condutor de calor é...

A. aluminio

B. mercurio

C. ferro

D. vidro

Discusión

Que un material conduza ben ou non a calor depende do tipo de material. A magnitude física que indica a capacidade dun material para conducir a calor chámase condutividade térmica. Canto maior sexa a condutividade térmica, mellor será a capacidade do material para conducir a calor.

A continuación móstranse os valores de condutividade térmica de varios materiais:

Aluminio = 200 J/ms ^C₂O

Ferro = 40 J/ms ^C₂O

Mercurio = 8,30 J/ms ^C₂O

Vidro = 0,84 J/ms C ^o

Segundo os datos anteriores, o maior valor de condutividade térmica é o aluminio.

A resposta correcta é A.

7. 0,2 kg de auga a unha temperatura de 25 ^° C quéntanse cunha calor de 42.000 Joules. Se a calor específica da auga = 4200 J/kg ^° C, entón a temperatura final da auga é...

A. 100 ^° C

B. 80 ^° C

C. 75 ^° C

D. 50 ^° C

Discusión

Todas as unidades exprésanse en unidades internacionais agás as unidades de temperatura, que se manteñen en graos Celsius porque a calor usa a unidade J/kg ^° C.

Sábese que:

Masa da auga (m) = 0,2 kg

Calor (Q) = 42.000 Joules

Calor específico da auga (c) = 4200 J/kg ^° C

Temperatura inicial (T1 ₎ = 25 ^° C

Pregunta: Temperatura final ( _T2 )

Resposta:

Fórmula da calor:

Q = mc⁻¹ ΔT = mc⁻¹ ( _T₂ – _T₁ )

Descrición da fórmula:

Q = calor, m = masa, c = calor específica, ΔT = cambio de temperatura, T1 ₌ temperatura inicial, T2 ₌ temperatura final

A temperatura final da auga é:

Q = mc² ( _T² – _T¹ )

42.000 = (0,2)(4200)(T2 _– 25)

42.000 = 840 (T2 _– 25)

42.000 = 840 T ₂ – 21.000

42.000 + 21.000 = 840 _T²

63.000 = 840 _T²

T2 = 63.000 / ₈₄₀

T2 = 75 _° ^C

A resposta correcta é C.

Cambios de temperatura e cambios de forma

8. Segundo o gráfico, a cantidade de calor necesaria por 5 kg de auga no proceso de C a D (calor específico da auga = 4.200 J/kg ^° C) é…

A. 210.000 J

B. 420.000 J

C. 21.000.000 J

D. 42.000.000 J

Discusión

Sábese que:

Masa da auga (m) = 5 kg

Calor específico da auga (c) = 4200 J/kg ^° C

Temperatura inicial (T1 ₎ = 0 ^° C

Temperatura final (T2 ₎ = 10 ^° C

Cambio de temperatura ( ΔT) = 10 ^° C – 0 ^° C = 10 ^° C

Pregunta: Calor absorbida (Q)

Resposta:

Fórmula da calor:

Q = mc⁻¹ ΔT = (5 kg)(4200 J/kg ^o C)( 10 ^o C) = (5)(4200 J)( 10 ) = (50)(4200 J) = 210.000 Joules

A resposta correcta é A.

9. Observa o gráfico do lado! A cantidade de calor necesaria para cambiar 200 gramos de xeo no proceso A a C, se a calor específica do xeo é de 2100 J/kg ^° C e a calor de fusión do xeo é de 336.000 J/kg, é...

A. 4.200 Joules

B. 67.200 Joules

C. 71.400 Joule

D. 75.600 Joule

Discusión

Sábese que:

Todas as unidades deben expresarse no Sistema Internacional de Unidades.

Masa do xeo (m) = 200 gramos = 200/1000 quilogramos = 0,2 quilogramos

Calor específico (c) = 2100 J/kg ^° C

Calor de fusión do xeo (L _F ) = 336.000 J/kg

Pregunta: Canta calor se require no proceso de A a C?

Resposta:

No proceso A a B, o xeo absorbe calor para aumentar a súa temperatura de -10 ^° C a 0 ^° C.

A cantidade de calor absorbida nos procesos A a B calcúlase mediante a fórmula da calor:

Q = mc⁻¹ ΔT

Descrición da fórmula: Q = calor absorbida, m = masa de xeo, c = calor específica do xeo, ΔT = cambio de temperatura

Entón, a cantidade de calor absorbida é:

Q1 = mc⁻¹ _ΔT = (0,2)( 2100)(0-(-10) = (0,2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 Joules

Nos procesos B a C, absórbese calor para fundir todo o xeo e convertelo en auga. Neste proceso, só se produce un cambio de estado e non se produce ningún cambio de temperatura. A temperatura do xeo e da auga permanece en 0 ^° C.

A cantidade de calor absorbida nos procesos B a C calcúlase mediante a fórmula da calor:

Q2 = m L _F = (0,2 kg) ( 336.000 J _/ kg) = 67200 Joules

A cantidade de calor absorbida no proceso A a C:

Q = _Q1 + _Q2 = 4200 Joules + 67200 Joules = 71400 Joules

A resposta correcta é C.

10. Observa o seguinte gráfico de resultados experimentais!

Se se quentan 2 kg de auga e a calor do vapor de auga = 2,27 x 10⁶ ^J /kg, a calor específica da auga = 4.200 J/kg ^° C e a presión do aire é de 1 atmosfera, entón a cantidade de calor necesaria para o proceso de B a C é...

A. 3.360 quilojoules

B. 4.540 quilojoules

C. 4.876 quilojulios

D. 5.212 quilojoules

Discusión

Sábese que:

Masa da auga (m) = 2 kg

Calor do vapor de auga (L _V ) = 2,27 x 10⁶ ^J /kg

Calor específico da auga (c) = 4.200 J/kg ^° C

Pregunta: A cantidade de calor absorbida para o proceso de B a C.

Resposta:

Nos procesos A a B, a calor absorbida pola auga utilízase para elevar a temperatura da auga de 60 ^° C a 100 ^° C. A unha presión de aire de 1 atmosfera, a temperatura de ebulición da auga é de 100 ^° C e, despois de alcanzar unha temperatura de 100 ^° C, a auga non experimenta máis cambios de temperatura, senón que experimenta un cambio de líquido a gas.

Nos procesos B a C, a calor absorbida utilízase para evaporar toda a auga e convertela en gas. A cantidade de calor absorbida calcúlase mediante a fórmula:

Q = m L _V = (2 kg)(2,27 x 10⁶ ^J /kg) = 4,54 x 10⁶ ^Joules = 4540 x ^10⁶ Joules = 4540 quilojoules

A resposta correcta é B.

11.

Presta atención ao seguinte gráfico
Xeo cunha masa de 50 gramos quéntase desde -5^oC a auga a unha temperatura de 60^oAuga C. Se a calor de fusión do xeo = 80 cal/gramo, a calor específica do xeo = 0,5 cal/gramo ^oC, calor específico da auga = 1 cal/gramo ^oC, entón a cantidade de calor necesaria durante o proceso de C a D é….

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

Discusión

Sábese que:
Masa do xeo (m² es) = 50 gramos
Temperatura do xeo (T es) = -5 ^oC
Calor específico do xeo (c es) = 0,5 cal/gramo ^oC
Calor de fusión do xeo (L xeo) = 80 cal/gramo
Temperatura da auga (T auga) = 60 ^oC
Calor específico da auga (c auga) = 1 cal/gramo ^oC
Pregunta: A cantidade de calor no proceso de C a D
Resposta:

No proceso A a B, a temperatura do xeo cambia de -5 ^oC convértese en 0 ^oC
Nos procesos B a C, todo o xeo convértese en auga (o sólido convértese en líquido). Neste proceso, a temperatura non cambia.
No proceso C a D, a temperatura da auga cambia de 0 ^oC convértese en 60 ^oC

Calor necesaria nos procesos A a B:
Q = mc⁻¹ ΔT
Q = (m_es)(c_es)(0 – T_es)
Q = (50)(0,5)(0-(-5)) = (50)(0,5)(5) = 125 calorías
Calor necesaria nos procesos B a C:
Q = m L
Q = m_es L_es
Q = (50)(80) = 4000 calorías
Calor necesaria no proceso C a D:
Q = mc⁻¹ ΔT
Q = (m_aire)(c_aire)(T_aire - 0)
Q = (50)(1)(60-0) = (50)(1)(60) = 3000 calorías

Calor necesaria nos procesos A a D:
Q = 125 + 4000 + 3000
Q = 7125 calorías

O autor calcula a cantidade de calor necesaria para cada proceso para axudarche a comprender como resolver este tipo de problema. A pregunta é a calor necesaria para o proceso C a D.

A resposta correcta é B.

12.

Baseado no gráfico xunto ao número de calor Necesítanse 3 kg de xeo no proceso de ABC é… (calor específico es = 2.100 J/kg^oC, calor de fusión es = 336.000 J/kg)

630 kJ
819 kJ
C. 1071 kJ
3276 kJ

Discusión

O gráfico anterior ilustra o proceso de cambio de estado do xeo a auga.
No proceso AB, a calor úsase para elevar a temperatura do xeo de -10^oDe C a 0^oC.
Q = mc (delta T)
Q = (3)(2100)(0-(-10)) = (3)(2100)(10) = 63.000 Joules = 63 kJ (kj = quilojoules)
No proceso BC, a calor úsase para fundir todo o xeo e convertelo en auga. Neste proceso, a temperatura do xeo non cambia.
Q = m L_F
Q = (3)(336.000) = 1.008.000 Joules
A cantidade de calor necesaria para o xeo no proceso ABC é:
63 kJ + 1.008 kJ = 1071 kJ
A resposta correcta é C.

13.

Preste atención á gráfica de quecemento de 500 gramos de xeo a unha temperatura de -10^oC por debaixo! Se a calor específica do xeo é de 2100 J/kg^oC, calor específica da auga 4.200 J/kg^oC, e a calor de fusión do xeo é de 336.000 J/kg. Canta calor se necesita para o proceso de BCD?

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

Discusión
A masa do xeo exprésase en gramos, polo que hai que convertela a quilogramos (unidades internacionais). 500 gramos = 0,5 kg.
No proceso BC, úsase calor para derreter todo o xeo e converterse en auga.
Q = m L_F
Q = (0,5)(336.000) = 168.000 Joules
No proceso CD, utilízase calor para elevar a temperatura da auga desde 0^oDe C a 30^oC
Q = mc (delta T)
Q = (0,5)(4200)(30-0) = (0,5)(4200)(30) = 63.000 Joules
A cantidade de calor necesaria para o xeo no proceso BCD:
168.000 joules + 63.000 joules = 231.000 joules
A resposta correcta é D.

14.
Observa a gráfica de quecemento para 1 kg de xeo que aparece a continuación! Se a calor específica do xeo é de 2.100 J/kg^oC, a calor de fusión do xeo é de 336.000 J/kg e a calor específica da auga é de 4.200 J/kg^oC, entón a calor necesaria no proceso de PQR é…
A. 10.500 J
B. 21.000 J
C. 336.000 J
D. 346.500 J
Discusión
No proceso PQ, a calor úsase para elevar a temperatura do xeo de -5^oDe C a 0^oC
Q = mc (delta T)
Q = (1)(2100)(0-(-5)) = (1)(2100)(5) = 10.500 Joules
No proceso QR, úsase calor para derreter todo o xeo e convertelo en auga.
Q = m L_F
Q = (1)(336.000) = 336.000 Joules
A cantidade de calor necesaria para o xeo no proceso PQR é:
10.500 joules + 336.000 joules = 346.500 joules
A resposta correcta é D.

15. Observa a gráfica de quecemento para 1 kg de xeo que aparece a continuación!

Se a calor específica do xeo é de 2.100 J/kg ^° C, a calor de fusión do xeo é de 336.000 J/kg e a calor específica da auga é de 4.200 J/kg ^° C, entón a calor necesaria no proceso de PQR é…

A. 10.500 J

B. 21.000 J

C. 336.000 J

D. 346.500 J

Discusión

Sábese que:

Masa do xeo = 1 kg

Calor de fusión do xeo (L _F ) = 336.000 J/kg

Calor específico do xeo (c es) = 2.100 J/kg ^° C

Calor específico da auga (c auga) = 4.200 J/kg ^° C

Pregunta: Calor necesaria no proceso PQR

Resposta:

No proceso de P a Q, a calor úsase para aumentar a temperatura do xeo de -5 ^° C a 0 ^° C. A calor calcúlase mediante a fórmula: Q = mc ΔT, onde Q = calor, m = masa do xeo, c = calor específica do xeo, ΔT = cambio de temperatura de -5 ^° C a 0 ^° C.

Calor necesaria no proceso de P a Q:

Q = mc⁻¹ ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 Joules

No proceso Q a R, utilízase calor para fundir todo o xeo e convertelo en auga. Neste proceso, a temperatura non cambia. A calor calcúlase mediante a fórmula: Q = m L _F , onde Q = calor, m = masa de xeo e L _F = calor de fusión do xeo.

Calor necesaria no proceso Q a R:

Q = m L _F = (1)(336.000) = 336.000 Xulios

Calorías totais:

10500 + 336.000 = 346.500 Joules

A resposta correcta é D.

Orixe da pregunta:

Preguntas do exame nacional de ciencias de secundaria/secundaria islámica