Fórmula da calor Cambio de estado Transferencia de calor

Exemplos de preguntas e fórmulas para cambios de estado de calor, transferencia de calor, principio de Black

Calor de fusión

1. A calor de fusión da auga é de 80 cal/gramo. Isto significa que…

A. Necesítanse 80 calorías para elevar 1 grao a temperatura de 1 gramo de auga.
B. Necesítanse 80 calorías para transformar 1 gramo de auga completamente en vapor.
C. Necesítanse 80 calorías para manter a temperatura de 1 gramo de auga.
D. Necesítanse 80 calorías para converter 1 gramo de xeo en auga completamente.

Discusión
A resposta correcta é D.

Cambio de forma

2.
Observa a gráfica dos resultados do seguinte experimento!

Evaporaranse 2 kg de auga a unha temperatura de 60 ^{° C. Se a calor do vapor de auga é de 2,27 x 10⁶} J/kg, a calor específica da auga é de 4200 J/(kg ^° C) e a presión do aire é de 76 cmHg, entón a calor necesaria para o proceso de reacción química é...

A. 336 quilojoules
B. 4540 quilojoules
C. 4876 quilojulios
D. 5212 quilojulios

Discusión
Sábese que:
Masa da auga (m) = 2 kg
Temperatura da auga (T) = 60^oC
Calor do vapor de auga (L_V) = 2,27 x 10⁶ J/kg
Calor específico da auga (c) = 4200 J/(kg) ^oC)
Presión atmosférica (P) = 76 cmHg
Pregunta: Calor necesaria para o proceso de BC
Resposta:
Proceso AB = A auga quéntase a partir dunha temperatura de 60^oDe C a 100^oC. Neste proceso, utilízase calor para aumentar a temperatura da auga. A calor calcúlase mediante a fórmula: Q = mc ΔT
Proceso BC = A auga evapórase. Neste proceso, a calor non se usa para elevar a temperatura, senón para evaporar a auga. A calor calcúlase coa fórmula: Q = m L_V
Proceso C- = Quéntase o vapor. Neste proceso, utilízase a calor para aumentar a temperatura do vapor. A calor calcúlase mediante a fórmula: Q = mc ΔT.
Entón, se a temperatura da auga cambia, a fórmula da calor utilizada é Q = mc ΔT, se a forma da auga cambia, a fórmula da calor utilizada é Q = m L_V.

Calor necesaria para o proceso BC:
Q = m L_V
Q = (2 kg)(2,27 x 10⁶ J/kg)
Q = 4,54 x 10⁶ Joule
Q = 4.540.000 xullos
Q = 4.540 quilojulios
A resposta correcta é B.

3. Os seguintes son grupos de cambios de estado que liberan calor:
A. Conxelación, condensación, sublimación
B. Fusión, evaporación, cristalización
C. Fusión, evaporación, condensación
D. Conxelación, evaporación, sublimación
Discusión
En xeral, hai dous tipos de cambios de estado, concretamente os cambios de estado que absorben calor e os cambios de estado que liberan/liberan calor.
Nun cambio de estado que absorbe calor, un obxecto absorbe calor ata que a calor do obxecto aumenta, entón o estado do obxecto cambia. Nun cambio de estado que libera calor, un obxecto libera calor ata que a calor do obxecto diminúe, entón o estado do obxecto cambia.
Se un obxecto absorbe calor, o estado do obxecto cambia de sólido a líquido e a gas.
Se un obxecto desprende calor, o seu estado cambia de gas a líquido a sólido.

Presta atención á resposta á pregunta anterior.
Conxelación = o cambio de estado dun obxecto de líquido a sólido (liberando calor)
Condensación = o cambio de estado dun obxecto de gas a líquido (liberando calor)
Sublimación = cambio de estado dun obxecto de gas a sólido (liberando calor)
Fusión = o cambio de estado dun obxecto de sólido a líquido (absorbe calor)
Evaporación = o cambio de estado dun obxecto de líquido a gas (absorbe calor)
Cristalización = o cambio de estado dun obxecto de sólido a gas (absorbe calor)
A resposta correcta é A.

Transferencia de calor

4. Unha xanela de vidro ten un grosor de 8 mm e unha área de 1 m²Se a temperatura do aire exterior é de 30^oC e en 20^oC e a condutividade térmica do vidro é de 0,8 W/m^oC, entón a cantidade de enerxía que pasa a través do vidro nunha hora é de... megajoules
A. 360
B. 36
C. 6
D. 3,6
Discusión
Sábese que:
Grosor do vidro (l) = 8 mm = 8 / 1000 = 0,008 m
Área de vidro (A) = 1 m²²
Diferenza de temperatura (ΔT) = 30^oC–20^oC = 10^oC
Condutividade térmica do vidro (k) = 0,8 W/m^oC
Intervalo de tempo (t) = 1 hora = 60 (60 segundos) = 3600 segundos
Pregunta: A cantidade de enerxía que atravesa o vidro nunha hora
Resposta:
A fórmula para a taxa de transferencia de calor por condución:

A cantidade de enerxía que pasa a través do vidro nunha hora:

A resposta correcta é D.

5. Unha varilla metálica ten 1 m de longo. Un extremo quéntase a unha temperatura constante de 150^oC mentres que o outro extremo se mantén a temperatura ambiente, concretamente a 30^oC. A temperatura da parte da vara que está a 30 cm do extremo quentado é….
A. 36^oC
B. 84^oC
C. 114^oC
D. 125^oC
Discusión
Sábese que:
Lonxitude da vara metálica (l) = 1 metro
Diferenza de temperatura (ΔT) = 150^oC–30^oC = 120^oC
Pregunta: A temperatura da parte da vara que está a 30 cm do extremo quentado
Resposta:
Calcula a taxa de transferencia de calor por condución:

Calcula a temperatura da parte da vara que está a 30 cm do extremo quentado:
Lonxitude da vara metálica (l) = 30 cm = 0,3 metros
Diferenza de temperatura (ΔT) = 150–T

A resposta correcta é C.

Orixe da pregunta:

Preguntas de física de SBMPTN