15 Esempi di calore e cambiamenti di stato
Discussione sui problemi legati al calore
1. Per aumentare la temperatura dell'acqua di mare di 1 °C, sono necessari 3900 Joule di calore . Se il calore specifico dell'acqua di mare è 3,9 × 10³ J /kg °C, allora la massa di acqua di mare è…
A. 100 kg
B. 10 kg
C. 1 kg
D. 0,1 kg
Discussione
È noto che:
Variazione di temperatura ( ΔT ) = 1 ° C
Calore (Q) = 3900 Joule
Calore specifico dell'acqua di mare (c) = 3,9 x 10³ J /Kg°C = 3900 J/Kg°C
Domanda: Massa dell'acqua di mare (m)
Risposta :
Formula del calore:
Q = mc Δ T
Descrizione: Q = calore, m = massa, c = calore specifico, Δ T = variazione di temperatura
m = Q / c Δ T = 3900 / (3900)(1) = 3900 / 3900 = 1
Quindi la massa dell'acqua di mare (m) = 1 chilogrammo
La risposta corretta è C.
2. Rame con una massa di 2 kg a una temperatura di 30 °C. Riceve 39.000 J di calore. Se il calore specifico del rame è 390 J/kg °C, qual è la temperatura finale del rame?
A. 80 °C
B. 50°C
C. 30°C
D. 20°C
Discussione
È noto che:
Massa (m) = 2 kg
Temperatura iniziale (T 1 ) = 30 ° C
Calore assorbito (Q) = 39.000 Joule
Calore specifico (c) del rame = 390 J/kg ° C
Domanda: Temperatura finale del rame (T 2 )
Risposta :
Formula del calore:
Q = mc ΔT
Descrizione: Q = calore, m = massa, c = calore specifico, ΔT = variazione di temperatura
Q = mc ΔT = mc (T 2 – T 1 )
39.000 = (2)( 390)(T 2 – 30)
100 = (2)(1)(T 2 – 30)
100 = (2)(T 2 – 30)
50 = T 2 – 30
T 2 = 50 + 30
T 2 = 80 ° C
La risposta corretta è A.
3. Per aumentare la temperatura di 5 kg di acqua da 15 °C a 40 °C, la quantità di calore necessaria è….
(calore specifico dell'acqua 4,2 × 10³ J /Kg°C)
A. 525.000 J
B. 420.000 J
C. 150.000 J
D. 21.000 J
Discussione
È noto che:
Massa (m) = 5 kg
Temperatura iniziale (T 1 ) = 15°C
Temperatura finale (T 2 ) = 40°C
Calore specifico dell'acqua (c) = 4,2 × 10³ J /kg°C
Domanda: Calore (Q)
Risposta :
Formula del calore:
Q = mc ΔT
Q = (5 kg)( 4,2 × 10 3 J/kg°C)(40°C – 15°C)
Q = (5)( 4,2 × 10 3 J)(25)
Q = 525 x 10³ J
Q = 525.000 Joule
La risposta corretta è A.
4. 2 kg di acqua da una temperatura di 24 °C vengono riscaldati a 90 °C. Se il calore specifico è di 4.200 Joule/kg °C, allora il calore ricevuto dall'acqua è...
A. 336.000 Joule
B. 259.200 Joule
C. 554.400 Joule
D. 543.600 Joule
Discussione
È noto che:
Massa dell'acqua (m) = 2 kg
Temperatura iniziale (T 1 ) = 24°C
Temperatura finale (T 2 ) = 90°C
Calore specifico dell'acqua (c) = 4.200 Joule/kg°C
Domanda: Il calore (Q) ricevuto dall'acqua è...
Risposta :
Calorie:
Q = m c ΔT
Q = (2 kg)( 4.200 Joule/kg°C)(90°C – 24°C)
Q = (2 kg)( 4.200 Joule/kg°C)(66°C)
Q = (132)( 4.200 Joule)
Q = 554.400 Joule
La risposta corretta è C.
5. Una massa d'acqua di 5 grammi viene riscaldata da 10 °C a 40 °C. Se il calore specifico dell'acqua è 1 cal/gr °C, la quantità di calore necessaria per aumentare la temperatura dell'acqua è...
A. 100 calorie
B. 150 calorie
C. 200 calorie
D. 400 calorie
Discussione
È noto che:
Massa (m) = 5 grammi
Temperatura iniziale (T 1 ) = 10 ° C
Temperatura finale (T 2 ) = 40 ° C
Calore specifico dell'acqua (c) = 1 cal/gr°C
Domanda: Il calore necessario per aumentare la temperatura dell'acqua
Risposta :
Formula del calore:
Q = mc ΔT
Q = (5 grammi)( 1 cal/ gr°C)(40 ° C – 10 ° C)
Q = (5)( 1 cal)(30)
Q = 150 calorie
La risposta corretta è B.
6. Il miglior conduttore di calore è...
A. alluminio
B. mercurio
Ferro C.
Vetro D.
Discussione
La capacità di un materiale di condurre il calore dipende dal suo tipo. La grandezza fisica che indica la capacità di un materiale di condurre il calore è chiamata conducibilità termica. Maggiore è la conducibilità termica, migliore è la capacità del materiale di condurre il calore.
Di seguito sono riportati i valori di conducibilità termica di diversi materiali:
Alluminio = 200 J/ms C o
Ferro = 40 J/ms C o
Mercurio = 8,30 J/ms C o
Vetro = 0,84 J/ms C o
In base ai dati sopra riportati, il valore di conducibilità termica più elevato è quello dell'alluminio.
La risposta corretta è A.
7. 0,2 kg di acqua a una temperatura di 25 ° C vengono riscaldati con un calore di 42.000 Joule. Se il calore specifico dell'acqua = 4200 J/kg ° C, allora la temperatura finale dell'acqua è...
A. 100 ° C
B. 80 ° C
C. 75 ° C
D. 50 ° C
Discussione
Tutte le unità sono espresse in unità internazionali, ad eccezione delle unità di temperatura che rimangono in gradi Celsius poiché il calore utilizza l'unità J/kg ° C.
È noto che:
Massa dell'acqua (m) = 0,2 kg
Calore (Q) = 42.000 Joule
Calore specifico dell'acqua (c) = 4200 J/kg ° C
Temperatura iniziale (T 1 ) = 25 ° C
Domanda: Temperatura finale (T 2 )
Risposta :
Formula del calore:
Q = mc ΔT = mc (T 2 – T 1 )
Descrizione della formula:
Q = calore, m = massa, c = calore specifico, ΔT = variazione di temperatura, T 1 = temperatura iniziale, T 2 = temperatura finale
La temperatura finale dell'acqua è:
Q = mc (T 2 – T 1 )
42.000 = (0,2)(4200)(T 2 – 25)
42.000 = 840 (T 2 – 25)
42.000 = 840 T 2 – 21.000
42.000 + 21.000 = 840 T 2
63.000 = 840 T 2
T 2 = 63.000 / 840
T 2 = 75 ° C
La risposta corretta è C.
Cambiamenti di temperatura e cambiamenti di forma
8. In base al grafico, la quantità di calore richiesta da 5 kg di acqua nel processo da C a D (calore specifico dell'acqua = 4.200 J/kg ° C) è…
A. 210.000 J
B. 420.000 J
C. 21.000.000 J
D. 42.000.000 J
Discussione
È noto che:
Massa dell'acqua (m) = 5 kg
Calore specifico dell'acqua (c) = 4200 J/kg ° C
Temperatura iniziale (T 1 ) = 0 ° C
Temperatura finale (T 2 ) = 10 ° C
Variazione di temperatura ( ΔT) = 10 ° C – 0 ° C = 10 ° C
Domanda: Calore assorbito (Q)
Risposta :
Formula del calore:
Q = mc ΔT = (5 kg)(4200 J/kg ° C)( 10 ° C) = (5)(4200 J)( 10 ) = (50)(4200 J) = 210.000 Joule
La risposta corretta è A.
9. Guarda il grafico a lato! La quantità di calore necessaria per trasformare 200 grammi di ghiaccio nel processo A in C, se il calore specifico del ghiaccio è 2100 J/kg ° C e il calore latente di fusione del ghiaccio è 336.000 J/kg è...
A. 4.200 Joule
B. 67.200 Joule
C. 71.400 Joule
D. 75.600 Joule
Discussione
È noto che:
Tutte le unità devono essere espresse nel Sistema Internazionale di Unità.
Massa del ghiaccio (m) = 200 grammi = 200/1000 chilogrammi = 0,2 chilogrammi
Calore specifico (c) = 2100 J/kg ° C
Calore di fusione del ghiaccio (L F ) = 336.000 J/kg
Domanda: Quanto calore è necessario nel processo da A a C?
Risposta :
Nel processo da A a B, il ghiaccio assorbe calore per aumentarne la temperatura da -10 ° C a 0 ° C.
La quantità di calore assorbita nel processo da A a B viene calcolata utilizzando la formula del calore:
Q = mc ΔT
Descrizione della formula: Q = calore assorbito, m = massa del ghiaccio, c = calore specifico del ghiaccio, ΔT = variazione di temperatura
Quindi la quantità di calore assorbito è:
Q 1 = mc ΔT = (0,2)( 2100)(0-(-10) = (0,2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 Joule
Nei processi da B a C, viene assorbito calore per fondere tutto il ghiaccio e trasformarlo in acqua. In questo processo si verifica solo un cambiamento di stato, ma non una variazione di temperatura. La temperatura del ghiaccio e dell'acqua rimane a 0 ° C.
La quantità di calore assorbita nel processo da B a C viene calcolata utilizzando la formula del calore:
Q 2 = m L F = (0,2 kg)( 336.000 J/kg) = 67200 Joule
La quantità di calore assorbita nel processo da A a C:
Q = Q 1 + Q 2 = 4200 Joule + 67200 Joule = 71400 Joule
La risposta corretta è C.
10. Osserva il seguente grafico dei risultati sperimentali!
Se vengono riscaldati 2 kg di acqua e il calore specifico del vapore acqueo è pari a 2,27 x 10⁶ J /kg, il calore specifico dell'acqua è pari a 4.200 J/kg ° C e la pressione atmosferica è di 1 atmosfera, allora la quantità di calore necessaria per il processo da B a C è...
A. 3.360 kilojoule
B. 4.540 kilojoule
Circa 4.876 kilojoule
D. 5.212 kilojoule
Discussione
È noto che:
Massa dell'acqua (m) = 2 kg
Calore del vapore acqueo (LV ) = 2,27 x 10⁶ J /kg
Calore specifico dell'acqua (c) = 4.200 J/kg ° C
Domanda: Quantità di calore assorbita durante il processo da B a C.
Risposta :
Nel processo da A a B, il calore assorbito dall'acqua viene utilizzato per innalzare la temperatura dell'acqua da 60 ° C a 100 ° C. Ad una pressione atmosferica di 1 atmosfera, la temperatura di ebollizione dell'acqua è di 100 ° C e, una volta raggiunta tale temperatura , l'acqua non subisce ulteriori variazioni di temperatura, ma passa dallo stato liquido a quello gassoso.
Nei processi da B a C, il calore assorbito viene utilizzato per far evaporare tutta l'acqua trasformandola in gas. La quantità di calore assorbito viene calcolata utilizzando la formula:
Q = m L V = (2 kg)(2,27 x 10 6 J/kg) = 4,54 x 10 6 Joule = 4540 x 10 3 Joule = 4540 kilo Joule
La risposta corretta è B.
11
Presta attenzione al seguente grafico
Il ghiaccio con una massa di 50 grammi viene riscaldato da -5oC all'acqua a una temperatura di 60oC acqua. Se il calore di fusione del ghiaccio = 80 cal/grammo, il calore specifico del ghiaccio = 0,5 cal/grammo oC, calore specifico dell'acqua = 1 cal/grammo oC, quindi la quantità di calore necessaria durante il processo da C a D è….
A. 125 calorie
B. 3.000 calorie
C. 4.000 calorie
D. 7.125 calorie
Discussione
È noto che:
Massa di ghiaccio (ms) = 50 grammi
Temperatura del ghiaccio (T es) = -5 oC
Calore specifico del ghiaccio (c es) = 0,5 cal/grammo oC
Calore di fusione del ghiaccio (L ghiaccio) = 80 cal/grammo
Temperatura dell'acqua (T acqua) = 60 oC
Calore specifico dell'acqua (c acqua) = 1 cal/grammo oC
Domanda: La quantità di calore nel processo da C a D
Risposta :
Nel processo da A a B, la temperatura del ghiaccio cambia da -5 oC diventa 0 oC
Nel processo da B a C, tutto il ghiaccio si trasforma in acqua (il solido si trasforma in liquido). In questo processo, la temperatura non cambia.
Nel processo da C a D, la temperatura dell'acqua cambia da 0 oC diventa 60 oC
Calore richiesto nel processo da A a B:
Q = mc ΔT
Q = (mes)(Ces)(0 – Tes)
Q = (50)(0,5)(0-(-5)) = (50)(0,5)(5) = 125 calorie
Calore richiesto nel processo da B a C:
Q = m L
Q = mes Les
Q = (50)(80) = 4000 calorie
Calore richiesto nel processo da C a D:
Q = mc ΔT
Q = (maria)(Caria)(Taria - 0)
Q = (50)(1)(60-0) = (50)(1)(60) = 3000 calorie
Calore richiesto nei processi da A a D:
Q = 125 + 4000 + 3000
Q = 7125 calorie
L'autore calcola la quantità di calore necessaria per ciascun processo per aiutarti a capire come risolvere questo tipo di problema. La domanda è: qual è il calore necessario per passare dal processo C al processo D?
La risposta corretta è B.
12
In base al grafico accanto al numero di calorico Nel processo ABC sono necessari 3 kg di ghiaccio…calore specifico es = 2.100 J/kgoC, calore di fusione es = 336.000 J/kg)
A. 630 kJ
B. 819 kJ
Circa 1071 kJ
D. 3276 kJ
Discussione
Il grafico qui sopra illustra il processo di trasformazione del ghiaccio in acqua.
Nel processo AB, il calore viene utilizzato per aumentare la temperatura del ghiaccio da -10oDa C a 0oC.
Q = mc (delta T)
Q = (3)(2100)(0-(-10)) = (3)(2100)(10) = 63.000 Joule = 63 kJ (kJ = kilojoule)
Nel processo BC, il calore viene utilizzato per fondere tutto il ghiaccio trasformandolo in acqua. In questo processo, la temperatura del ghiaccio non cambia.
Q = m LF
Q = (3)(336.000) = 1.008.000 Joule
La quantità di calore necessaria per la formazione del ghiaccio nel processo ABC è:
63 kJ + 1.008 kJ = 1071 kJ
La risposta corretta è C.
13
Presta attenzione al grafico di riscaldamento di 500 grammi di ghiaccio a una temperatura di -10oC sotto! Se il calore specifico del ghiaccio è 2100 J/kgoC, calore specifico dell'acqua 4.200 J/kgoC, e il calore latente di fusione del ghiaccio è 336.000 J/kg. Quanto calore è necessario per il processo BCD?
A. 31.500 J
B. 63.000 J
C. 168.000 J
D. 231.000 J
Discussione
La massa del ghiaccio è espressa in grammi, quindi convertila in chilogrammi (unità di misura internazionali). 500 grammi = 0,5 kg.
Nel processo BC, il calore viene utilizzato per sciogliere tutto il ghiaccio e trasformarlo in acqua.
Q = m LF
Q = (0,5)(336.000) = 168.000 Joule
Nel processo CD, il calore viene utilizzato per aumentare la temperatura dell'acqua da 0oDa C a 30oC
Q = mc (delta T)
Q = (0,5)(4200)(30-0) = (0,5)(4200)(30) = 63.000 Joule
La quantità di calore necessaria per la produzione di ghiaccio nel processo BCD:
168.000 Joule + 63.000 Joule = 231.000 Joule
La risposta corretta è D.
14
Osserva il grafico del riscaldamento per 1 kg di ghiaccio qui sotto! Se il calore specifico del ghiaccio è 2.100 J/kgoC, il calore latente di fusione del ghiaccio è 336.000 J/kg e il calore specifico dell'acqua è 4.200 J/kgoC, quindi il calore richiesto nel processo PQR è…
A. 10.500 J
B. 21.000 J
C. 336.000 J
D. 346.500 J
Discussione
Nel processo PQ, il calore viene utilizzato per aumentare la temperatura del ghiaccio da -5oDa C a 0oC
Q = mc (delta T)
Q = (1)(2100)(0-(-5)) = (1)(2100)(5) = 10.500 Joule
Nel processo QR, il calore viene utilizzato per sciogliere tutto il ghiaccio e trasformarlo in acqua.
Q = m LF
Q = (1)(336.000) = 336.000 Joule
La quantità di calore necessaria per la produzione di ghiaccio nel processo PQR è:
10.500 Joule + 336.000 Joule = 346.500 Joule
La risposta corretta è D.
15. Osserva il grafico del riscaldamento di 1 kg di ghiaccio qui sotto!
Se il calore specifico del ghiaccio è 2.100 J/kg ° C, il calore latente di fusione del ghiaccio è 336.000 J/kg e il calore specifico dell'acqua è 4.200 J/kg ° C, allora il calore richiesto nel processo PQR è…
A. 10.500 J
B. 21.000 J
C. 336.000 J
D. 346.500 J
Discussione
È noto che:
Massa del ghiaccio = 1 kg
Calore di fusione del ghiaccio (L F ) = 336.000 J/kg
Calore specifico del ghiaccio (c es) = 2.100 J/kg ° C
Calore specifico dell'acqua (c acqua) = 4.200 J/kg ° C
Domanda: Qual è il calore richiesto nel processo PQR?
Risposta :
Nel processo P a Q, il calore viene utilizzato per aumentare la temperatura del ghiaccio da -5 ° C a 0 ° C. Il calore viene calcolato utilizzando la formula: Q = mc ΔT, dove Q = calore, m = massa del ghiaccio, c = calore specifico del ghiaccio, ΔT = variazione di temperatura da -5 ° C a 0 ° C.
Calore richiesto nel processo da P a Q:
Q = mc ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 Joule
Nel processo Q to R, il calore viene utilizzato per fondere tutto il ghiaccio in acqua. In questo processo, la temperatura non cambia. Il calore viene calcolato utilizzando la formula: Q = m L F , dove Q = calore, m = massa di ghiaccio, L F = calore latente di fusione del ghiaccio.
Calore richiesto nel processo da Q a R:
Q = m L F = (1)(336.000) = 336.000 Joule
Calorie totali:
10500 + 336.000 = 346.500 Joule
La risposta corretta è D.
Fonte della domanda:
Domande d'esame nazionale di scienze per la scuola media inferiore/scuola media inferiore islamica
