Formula za toplinu Promjena stanja Prijenos topline

Primjeri pitanja i formule za promjene stanja topline, prijenos topline, Blackov princip

Toplina taljenja

1. Toplina taljenja vode je 80 cal/gram. To znači….

A. Potrebno je 80 kalorija da se temperatura 1 grama vode povisi za 1 stupanj
B. Potrebno je 80 kalorija da se 1 gram vode potpuno pretvori u paru.
C. Potrebno je 80 kalorija za održavanje temperature 1 grama vode.
D. Potrebno je 80 kalorija da se 1 gram leda potpuno pretvori u vodu.

Rasprava
Točan odgovor je D.

Promjena oblika

2.
Pogledajte graf rezultata sljedećeg eksperimenta!

2 kg vode temperature 60^oC će ispariti. Ako je toplina vodene pare 2,27 x 10⁶ J/kg, specifična toplina vode 4200 J/(kg ^oC) i tlak zraka je 76 cmHg, tada je toplina potrebna za proces BC….

A. 336 kilodžula
B. 4540 kilodžula
C. 4876 kilodžula
D. 5212 kilodžula

Rasprava
Poznato je da:
Masa vode (m) = 2 kg
Temperatura vode (T) = 60^oC
Toplina vodene pare (L_V) = 2,27 x 10⁶ J/kg
Specifična toplina vode (c) = 4200 J/(kg ^oC)
Tlak zraka (P) = 76 cmHg
Pitanje: Toplina potrebna za BC proces
Odgovor:
Proces AB = Voda se zagrijava s temperature od 60^oC do 100^oC. U ovom procesu, toplina se koristi za povećanje temperature vode. Toplina se izračunava pomoću formule: Q = mc ΔT
Proces BC = Voda isparava. U ovom procesu toplina se ne koristi za povišenje temperature, već za isparavanje vode. Toplina se izračunava pomoću formule: Q = m L_V
Proces C- = Para se zagrijava. U ovom procesu toplina se koristi za povećanje temperature pare. Toplina se izračunava pomoću formule: Q = mc ΔT.
Dakle, ako se temperatura vode promijeni, tada se koristi toplinska formula Q = mc ΔT, ako se promijeni oblik vode, tada se koristi toplinska formula Q = m L_V.

Toplina potrebna za BC proces:
Q = m L_V
Q = (2 kg)(2,27 x 10⁶ J/kg)
Q = 4,54 x 10⁶ Džul
Q = 4.540.000 džula
Q = 4.540 kilodžula
Točan odgovor je B.

3. Slijedeće su skupine promjena stanja koje oslobađaju toplinu:
A. Smrzavanje, kondenzacija, sublimacija
B. Taljenje, isparavanje, kristalizacija
C. Taljenje, isparavanje, kondenzacija
D. Smrzavanje, isparavanje, sublimacija
Rasprava
Općenito, postoje dvije vrste promjena stanja, naime promjene stanja koje apsorbiraju toplinu i promjene stanja koje oslobađaju/oslobađaju toplinu.
Pri promjeni stanja koja apsorbira toplinu, objekt apsorbira toplinu sve dok se toplina u objektu ne poveća, a zatim se stanje objekta promijeni. Pri promjeni stanja koja oslobađa toplinu, objekt oslobađa toplinu sve dok se toplina u objektu ne smanji, a zatim se stanje objekta promijeni.
Ako objekt apsorbira toplinu, njegovo se stanje mijenja iz krutog u tekuće pa u plinovito.
Ako objekt oslobađa toplinu, tada se njegovo stanje mijenja iz plinovitog u tekuće pa u kruto.

Obratite pažnju na odgovor na gornje pitanje.
Smrzavanje = promjena stanja tijela iz tekućeg u kruto (uz oslobađanje topline)
Kondenzacija = promjena stanja tijela iz plinovitog u tekuće (uz oslobađanje topline)
Sublimacija = promjena stanja tijela iz plinovitog u kruto (uz oslobađanje topline)
Taljenje = promjena stanja tijela iz čvrstog u tekuće (apsorbira toplinu)
Isparavanje = promjena stanja tijela iz tekućine u plin (apsorbira toplinu)
Kristalizacija = promjena stanja tijela iz čvrstog u plinovito (apsorbira toplinu)
Točan odgovor je A.

Prijenos topline

4. Stakleni prozor ima debljinu 8 mm i površinu od 1 m²Ako je vani temperatura zraka 30^oC i u 20^oC, a toplinska vodljivost stakla je 0,8 W/m^oC, tada je količina energije koja prolazi kroz staklo u 1 satu... megadžula
A. 360
B. 36
C. 6
D. 3,6
Rasprava
Poznato je da:
Debljina stakla (l) = 8 mm = 8 / 1000 = 0,008 m
Površina stakla (A) = 1 m²
Temperaturna razlika (ΔT) = 30^oC–20^oC = 10^oC
Toplinska vodljivost stakla (k) = 0,8 W/m^oC
Vremenski interval (t) = 1 sat = 60 (60 sekundi) = 3600 sekundi
Pitanje: Količina energije koja prolazi kroz staklo za 1 sat
Odgovor:
Formula za brzinu prijenosa topline kondukcijom:

Količina energije koja prolazi kroz staklo za 1 sat:

Točan odgovor je D.

5. Metalna šipka duga je 1 m. Jedan kraj se zagrijava na konstantnoj temperaturi od 150^oC dok se drugi kraj održava na sobnoj temperaturi, tj. 30^oC. Temperatura dijela štapa koji je udaljen 30 cm od zagrijanog kraja je….
A. 36^oC
B. 84^oC
C. 114^oC
D. 125^oC
Rasprava
Poznato je da:
Duljina metalne šipke (l) = 1 metar
Temperaturna razlika (ΔT) = 150^oC–30^oC = 120^oC
Pitanje: Temperatura dijela štapa koji je udaljen 30 cm od zagrijanog kraja
Odgovor:
Izračunajte brzinu prijenosa topline kondukcijom:

Izračunajte temperaturu dijela štapa koji je udaljen 30 cm od zagrijanog kraja:
Duljina metalne šipke (l) = 30 cm = 0,3 metra
Temperaturna razlika (ΔT) = 150–T

Točan odgovor je C.

Izvor pitanja:

Pitanja iz fizike za SBMPTN