Hőképlet Halmazállapot-változás Hőátadás

Példakérdések és képletek a halmazállapot-változásokra, a hőátadásra és a Black-elvre

Olvadáshő

1. A víz olvadáshője 80 kcal/gramm. Ez azt jelenti, hogy….

A. 80 kalória szükséges ahhoz, hogy 1 gramm víz hőmérsékletét 1 fokkal megemeljük.
B. 80 kalória szükséges ahhoz, hogy 1 gramm vizet teljesen gőzzé alakítsunk.
C. 80 kalória szükséges 1 gramm víz hőmérsékletének fenntartásához.
D. 80 kalória szükséges ahhoz, hogy 1 gramm jeget teljesen vízzé változtassunk.

Vita
A helyes válasz a D.

Alakváltozás

2.
Nézd meg a következő kísérlet eredményeit ábrázoló grafikont!

2 kg 60 fokos víz^oC elpárolog. Ha a vízgőz hője 2,27 x 10⁶ J/kg, a víz fajhője 4200 J/(kg ^oC) és a légnyomás 76 cmHg, akkor a BC folyamathoz szükséges hő….

A. 336 kilojoule
B. 4540 kilojoule
Kb. 4876 kilojoule
D. 5212 kilojoule

Vita
Köztudott, hogy:
Víz tömege (m3) = 2 kg
Vízhőmérséklet (T) = 60^oC
A vízgőz hője (L_V) = 2,27 x 10⁶ J/kg
A víz fajhője (c) = 4200 J/(kg ^oC)
Légnyomás (P) = 76 cmHg
Kérdés: A BC folyamathoz szükséges hő
Válasz:
AB folyamat = A vizet 60 °C-os hőmérsékletről melegítik fel^oC-től 100-ig^oC. Ebben a folyamatban hőt használnak a víz hőmérsékletének növelésére. A hőt a következő képlettel számítják ki: Q = mc ΔT
BC folyamat = A víz elpárolog. Ebben a folyamatban a hőt nem a hőmérséklet emelésére, hanem a víz elpárologtatására használjuk. A hőt a következő képlettel számítjuk ki: Q = m L_V
C folyamat = A gőzt melegítik. Ebben a folyamatban hőt használnak a gőz hőmérsékletének növelésére. A hőt a következő képlettel számítják ki: Q = mc ΔT.
Tehát, ha a víz hőmérséklete változik, akkor a használt hőképlet Q = mc ΔT, ha a víz halmazállapota változik, akkor a használt hőképlet Q = m L_V.

A BC folyamathoz szükséges hő:
Q = m L_V
Q = (2 kg)(2,27 × 10⁶ J/kg)
Q = 4,54 × 10⁶ Joule
Q = 4.540.000 joule
Q = 4.540 kilojoule
A helyes válasz a B.

3. A következő halmazállapot-változási csoportok hőt bocsátanak ki:
A. Fagyasztás, kondenzáció, szublimáció
B. Olvadás, párolgás, kristályosodás
C. Olvadás, párolgás, kondenzáció
D. Fagyasztás, párologtatás, szublimálás
Vita
Általánosságban kétféle halmazállapot-változás létezik, nevezetesen olyan halmazállapot-változások, amelyek hőt nyelnek el, és olyan halmazállapot-változások, amelyek hőt bocsátanak ki/leadnak.
Hőt elnyelő halmazállapot-változás esetén a tárgy addig nyel el hőt, amíg a benne lévő hő meg nem nő, majd a tárgy halmazállapota megváltozik. Hőt felszabadító halmazállapot-változás esetén a tárgy addig bocsát ki hőt, amíg a benne lévő hő csökken, majd a tárgy halmazállapota megváltozik.
Ha egy tárgy hőt nyel el, a halmazállapota szilárdból folyékonyba, majd gáz halmazállapotba változik.
Ha egy tárgy hőt bocsát ki, akkor a halmazállapota gázból folyékonyba, majd szilárdba változik.

Figyelj oda a fenti kérdésre adott válaszra.
Fagyás = egy tárgy halmazállapota folyékonyból szilárdba változik (hő leadása közben)
Kondenzáció = egy tárgy halmazállapotának változása gázból folyékony halmazállapotba (hő leadása közben)
Szublimáció = egy tárgy halmazállapota gázból szilárd halmazállapotba változik (hőfelszabadulás közben)
Olvadás = egy tárgy halmazállapota szilárdból folyékony állapotba változik (hőt vesz fel)
Párolgás = egy tárgy halmazállapota folyékonyból gáz halmazállapotba változik (hőt nyel el)
Kristályosodás = egy tárgy halmazállapota szilárdból gáz halmazállapotba változik (hőt nyel el)
A helyes válasz az A.

Hőátadás

4. Egy üvegablak vastagsága 8 mm, területe 1 m²Ha a kinti levegő hőmérséklete 30^oC és 20-ban^oC, az üveg hővezető képessége pedig 0,8 W/m².^oC, akkor az üvegen 1 óra alatt áthaladó energiamennyiség… megajoule
A. 360
B. 36
C. 6
D. 3,6
Vita
Köztudott, hogy:
Üvegvastagság (l) = 8 mm = 8 / 1000 = 0,008 m
Üvegfelület (A) = 1 m²²
Hőmérsékletkülönbség (ΔT) = 30^oC–20^oC = 10^oC
Az üveg hővezető képessége (k) = 0,8 W/m²^oC
Időintervallum (t) = 1 óra = 60 (60 másodperc) = 3600 másodperc
Kérdés: Mennyi energia halad át az üvegen 1 óra alatt?
Válasz:
A hővezetéssel történő hőátadás sebességének képlete:

Az üvegen 1 óra alatt áthaladó energia mennyisége:

A helyes válasz a D.

5. Egy fémrúd 1 m hosszú. Az egyik végét 150 °C állandó hőmérsékleten melegítjük.^oC-on, míg a másik végét szobahőmérsékleten, azaz 30 °C-on tartjuk.^oC. A rúd fűtött végétől 30 cm-re lévő részének hőmérséklete….
A. 36^oC
B. 84^oC
C. 114^oC
D. 125^oC
Vita
Köztudott, hogy:
Fémrúd hossza (l) = 1 méter
Hőmérsékletkülönbség (ΔT) = 150^oC–30^oC = 120^oC
Kérdés: A rúd fűtött végétől 30 cm-re lévő részének hőmérséklete?
Válasz:
Számítsa ki a hővezetéssel történő hőátadás sebességét:

Számítsd ki a rúd azon részének hőmérsékletét, amely 30 cm-re van a fűtött végtől:
Fémrúd hossza (l) = 30 cm = 0,3 méter
Hőmérsékletkülönbség (ΔT) = 150–T

A helyes válasz a C.

Kérdés forrása:

SBMPTN fizika kérdések