Esempi di domande sulla temperatura e sul calore

15 esempi di domande su temperatura e calore

Calibrazione del termometro

1. Il termometro calibrato X indica -30^o al punto di congelamento dell'acqua e 90^o al punto di ebollizione dell'acqua. Temperatura 60^oX è uguale a …

A 20 ^oC

B. 45 ^oC

C. 50 ^oC

D. 75 ^oC

E. 80 ^oC

Discussione

È noto che:

Punto di congelamento dell'acqua sul termometro X = -30^o

Il punto di ebollizione dell'acqua sul termometro X = 90^o

Chiesto: 60^oX = ….. ^oC

Risposta :

Sulla scala Fahrenheit, il punto di congelamento dell'acqua è 32^oF e il punto di ebollizione dell'acqua è 212^oF. C'è una differenza di 212 tra il punto di congelamento e il punto di ebollizione dell'acqua^o - 32^o = 180^o.

Sulla scala Celsius il punto di congelamento dell'acqua è 0^oC e il punto di ebollizione dell'acqua è 100^oC. C'è una differenza di 100 °C tra il punto di congelamento e il punto di ebollizione dell'acqua.^o - 0^o = 100^o.

Sulla scala X, il punto di congelamento dell'acqua è -30^oX e il punto di ebollizione dell'acqua è 90^oX. C'è una differenza di 90 tra il punto di congelamento e il punto di ebollizione dell'acqua^o – (-30^o) = 90^o + 30^o = 120^o.

Convertire la scala X in scala Celsius:

La risposta corretta è D.

Pemuaian

2. Una barra di metallo viene riscaldata a una temperatura di 80^oLa lunghezza C diventa 115 cm. Se il coefficiente di dilatazione lineare del metallo è 3.10^{-3 o}C^-1 e la temperatura iniziale del metallo è 30^oC, quindi la lunghezza iniziale del metallo è….

A. 100 cm

B. 101,5 cm

C. 102 cm

D. 102,5 cm

E. 103 cm

Discussione

È noto che:

Temperatura iniziale (T₁) = 30^oC

Temperatura finale (T₂) = 80^oC

Variazione di temperatura (ΔT) = 80^oC - 30^oC = 50^oC

Il coefficiente di dilatazione lineare del metallo (α) = 3.10^{-3 o}C^-1

Lunghezza finale del metallo (L) = 115 cm

Chiesto: La lunghezza iniziale del metallo (L_o)

Risposta :

Formula di espansione della lunghezza:

La risposta corretta è A.

3. Una barra di ottone è inizialmente lunga 40 cm. Quando riscaldata a una temperatura di 80^oLa lunghezza C diventa 40,04 cm. Se il coefficiente di dilatazione lineare dell'ottone è 2,0 x 10^{-5 o}C^-1 Quindi la temperatura iniziale della barra di ottone è...

A 20 ^oC

B. 22 ^oC

C. 25 ^oC

D. 30 ^oC

E. 50 ^oC

Discussione

È noto che:

Temperatura finale (T₂) = 80^oC

Lunghezza iniziale (L)_o) = 40 cm

Lunghezza finale (L) = 40,04 cm

Aumento di lunghezza (ΔL) = 40,04 cm – 40 cm = 0,04 cm

Il coefficiente di dilatazione lineare dell'ottone (α) = 2,0 x 10^{-5 o}C^-1

Chiesto: Temperatura iniziale (T₁)

Risposta :

Formula di espansione del metallo:

0,04 = (2,0 x 10^-5)(40)(80 – T₁)

0,04 = (80 x 10^-5)(80 – T₁)

0,04 = 0,0008 (80 – T₁)

0,04 = 0,064 – 0,0008 T₁

0,0008 T₁ = 0,064 - 0,040

0,0008 T₁ = 0,024

T₁ = 30^oC

La risposta corretta è D.

Trasferimento di calore per conduzione

4. Delle barre metalliche della stessa lunghezza, ma fatte di metalli diversi, sono unite come mostrato nell'immagine sottostante. Se la conduttività termica del metallo I è 4 volte la conduttività del metallo II, allora la temperatura nel punto di giunzione dei due metalli è…

A 45⁰ C

B. 40⁰ C

C. 35⁰ C

D. 30⁰ C

E. 25⁰ C

Discussione

È noto che:

Stessa dimensione dello stelo

Conduttività termica del metallo I = 4k

Conduttività termica del metallo II = k

Temperatura della punta metallica I = 50⁰ C

Temperatura della punta metallica II = 0⁰ C

Chiesto: Temperatura alla giunzione dei due metalli

Risposta :

La formula per la velocità di trasferimento del calore per conduzione è la seguente:

Descrizione: Q/t = velocità di trasferimento del calore, k = conduttività termica, A = area superficiale, T₁-T₂ = variazione di temperatura, l = lunghezza della barra

Temperatura sul piano di confine P e Q:

Due barre metalliche A e B hanno le stesse dimensioni, quindi l'area superficiale (A) e la lunghezza (l) delle barre vengono eliminate dall'equazione.

La risposta corretta è B.

5. Presta attenzione alla seguente affermazione!

(1) Conduttività del metallo

(2) La differenza di temperatura tra le estremità metalliche

(3) Lunghezza del metallo

(4) Massa metallica

I fattori che determinano la velocità di propagazione del calore nei metalli sono...

A. (1), (2) e (3)

B. (1) e (4)

C. (2) e (4)

D. (3) e (4)

E. (4) soltanto

Discussione

In base alla formula per la velocità di trasferimento del calore per conduzione, i fattori che determinano tale velocità sono la conduttività del metallo (k), la differenza di temperatura tra le estremità del metallo (T) e la lunghezza del metallo (l). La massa del metallo non ha alcuna influenza.

La risposta corretta è A.

6. Due aste PQ della stessa dimensione, ma di diverso tipo di metallo, sono collegate come mostrato nella figura sottostante. Se il coefficiente di conducibilità termica P è il doppio del coefficiente di conducibilità termica Q, allora la temperatura al confine tra P e Q è...

A. 84 °C

B. 78°C

C. 72°C

D. 70°C

E. 90°C

Discussione

È noto che:

Le aste PQ hanno le stesse dimensioni.

Coefficiente di conduzione termica del metallo P (k_P) = 2k

Coefficiente di conduzione termica del metallo Q (k_Q) = k

Chiesto: Temperatura sul piano di confine P e Q

Risposta :

La formula per la velocità di trasferimento del calore per conduzione è la seguente:

Descrizione: Q/t = velocità di trasferimento del calore, k = conduttività termica, A = area superficiale, T₁-T₂ = variazione di temperatura, l = lunghezza della barra

Temperatura sul piano di confine P e Q:

Le aste PQ hanno le stesse dimensioni, quindi A e l vengono eliminate dall'equazione.

Non esiste una risposta giusta.

Modifica del modulo

7. 1 kg di ghiaccio a una temperatura di 0 ^oC mescolato con 0,5 kg di acqua a temperatura 0 ^oC, quindi…

A. parte dell'acqua congela

B. parte del ghiaccio si scioglie

C. tutto il ghiaccio si scioglie

D. tutta l'acqua congela

E. la massa di ghiaccio nell'acqua rimane costante

Discussione

La parola ghiaccio indica l'acqua allo stato solido, mentre la parola acqua indica l'acqua allo stato liquido.

A una temperatura di 0^oIl ghiaccio passa dallo stato solido a quello liquido. Affinché il ghiaccio cambi stato, deve assorbire calore. Poiché il ghiaccio è mescolato con acqua, dovrebbe assorbire calore dall'acqua. Tuttavia, anche la temperatura dell'acqua è di 0 °C.^oC in modo che nessun calore possa essere assorbito dal ghiaccio. Pertanto, la massa di ghiaccio nell'acqua rimane costante.

La risposta corretta è E.

Principio Nero

8. In un recipiente di ferro con una massa di 200 grammi ci sono 100 grammi di olio a una temperatura di 20 ^oC. Nel recipiente vengono posti 50 grammi di ferro a una temperatura di 75. ^oC. Se la temperatura del recipiente aumenta di 5^oC e calore specifico olio = 0,43 cal/g ^oC, quindi il calore specifico del ferro è...

A. 0,143 cal/g ^oC

B. 0,098 cal/g ^oC

C. 0,084 cal/g ^oC

D. 0,075 cal/g ^oC

E. 0,064 cal/g ^oC

Discussione

È noto che:

Massa del recipiente di ferro (m) = 200 gr

Temperatura iniziale del recipiente di ferro (T₁) = 20^oC

L'olio si trova nel recipiente di ferro, quindi la temperatura dell'olio è uguale alla temperatura del recipiente di ferro.

Temperatura finale del recipiente di ferro (T₂) = 20^oC+5^oC = 25^oC

Massa dell'olio (m) = 100 grammi

Calore specifico dell'olio (c olio) = 0,43 cal/g ^oC

Temperatura iniziale dell'olio (T₁) = 20^oC

L'olio si trova nel recipiente in modo che sia in equilibrio termico con il recipiente di ferro. Quindi, se la temperatura finale del recipiente di ferro è 25^oC quindi la temperatura finale dell'olio è 25^oC.

Temperatura finale dell'olio (T₂) = 20^oC+5^oC = 25^oC

Massa di ferro (m) = 50 grammi

Temperatura iniziale del ferro (T₁) = 75^oC

Il ferro è immerso nell'olio in un recipiente, quindi il ferro è in equilibrio termico con l'olio e il recipiente. Quindi se la temperatura finale del recipiente è 25^oC quindi la temperatura finale del ferro è 25^oC.

Chiesto: Calore specifico del ferro (c ferro)

Risposta :

Calore rilasciato dal ferro:

Q = mc ΔT = (50)(c)(75-25) = (50)(c)(50) = 2500c calorie

Calore assorbito dal recipiente di ferro:

Q = mc ΔT = (200)(c)(25-20) = (200)(c)(5) = 1000c calorie

Calore assorbito dall'olio:

Q = mc ΔT = (100)(0,43)(25-20) = (43)(5) = 215 calorie

Il principio di Black afferma che in un sistema chiuso e isolato, il calore rilasciato da un oggetto ad alta temperatura viene assorbito da un oggetto a bassa temperatura.

Q rilasciato = Q assorbito

2500°C = 1000°C + 215

2500°C – 1000°C = 215

1500°C = 215

c = 215/1500

c = 0,143 cal/g ^oC

La risposta corretta è A.

9. Un bicchiere contenente 200 grammi di acqua a una temperatura di 20°C viene riempito con 50 grammi di ghiaccio a una temperatura di -2°C. Se si verifica solo uno scambio di calore tra l'acqua e il ghiaccio, dopo che è stato raggiunto l'equilibrio, si otterrà quanto segue: (c acqua = 1 cal/gr°C; c_es = 0,5 cal/gr°C; L = 80 cal/gr)

A. Tutto il ghiaccio si scioglie e la temperatura è superiore a 0 °C

B. tutto il ghiaccio si scioglie e la temperatura è di 0 °C

C. Non tutto il ghiaccio si scioglie e la temperatura è di 0°C

D. la temperatura dell'intero sistema è inferiore a 0 °C

E. parte dell'acqua congela e la temperatura del sistema è di 0 °C

Discussione

È noto che:

Massa d'acqua (m_aria) = 200 grammi

Temperatura dell'acqua (T_aria) = 20^oC

Calore specifico dell'acqua (c_aria) = 1 cal/gr°C

Massa di ghiaccio (m_es) = 50 grammi

Temperatura del ghiaccio (T_es) = -2^oC

Calore specifico del ghiaccio (°C)_es) = 0,5 cal/gr°C

Calore di fusione dell'acqua (L) = 80 cal/gr

Risposta :

Riscaldare per aumentare la temperatura del ghiaccio da -2^oDa C a 0^oC:

Q = mc ΔT

Q = (50 grammi)(0,5 cal/gr°C)(0^oC – (-2^oC))

Q = (50)(0,5 cal)(2)

Q = 50 calorie

Riscaldare per sciogliere tutto il ghiaccio e trasformarlo in acqua:

Q = m L = (50 grammi)(80 cal/grammo) = 4000 calorie

Riscaldare per abbassare la temperatura di tutta l'acqua da 20^oDa C a 0^oC:

Q = mc ΔT

Q = (200 grammi)(1 cal/gr°C)(0^oC – (20^oC))

Q = (200)(1 cal)(-20)

Q = -4000 calorie

Un segno positivo indica che viene aggiunto calore, un segno negativo indica che viene rilasciato calore.

Riscaldare per portare la temperatura del ghiaccio a 0^oC equivale a 50 calorie e il calore necessario per sciogliere tutto il ghiaccio è di 4000 calorie. Quindi, il calore totale necessario per sciogliere tutto il ghiaccio è di 4050 calorie. Il calore disponibile è quello rilasciato dall'acqua, che è di 4000 calorie.

Si può concludere che il calore disponibile non è sufficiente a sciogliere tutto il ghiaccio in acqua. La maggior parte del ghiaccio si è sciolta in acqua, ma una piccola parte è rimasta. Quest'acqua e il ghiaccio rimanente si trovano a una temperatura di 0 °C.^oC.

La risposta corretta è C.

10. Un pezzo di alluminio del peso di 200 grammi a una temperatura di 20^oC viene messo in un recipiente d'acqua con una massa di 100 grammi e una temperatura di 80^oC. Se si sa che il calore specifico dell'alluminio è pari a 0,22 cal/g ^oC e il calore specifico dell'acqua è 1 cal/g ^oC, quindi la temperatura finale dell'alluminio è vicina a…

A 20^oC

B. 42^oC

C. 62^oC

D. 80^oC

E. 100^oC

Discussione

È conosciuto :

Massa di alluminio = 200 grammi

Temperatura dell'alluminio = 20^oC

Massa dell'acqua = 100 grammi

Temperatura dell'acqua = 80^oC

Calore specifico dell'alluminio = 0,22 cal/g ^oC

Calore specifico dell'acqua = 1 cal/g ^oC

Chiesto : temperatura finale dell'alluminio

Jawab :

Poiché l'alluminio si trova nell'acqua, la temperatura finale dell'alluminio sarà uguale alla temperatura finale dell'acqua.

Il calore rilasciato dall'acqua a temperatura più elevata (Q rilasciato) = il calore assorbito dall'alluminio a temperatura più bassa (Q assorbito)

m_aria c (ΔT) = m_alluminio c (ΔT)

(100)(1)(80 – T) = (200)(0,22)(T – 20)

(100)(80 – T) = (44)(T – 20)

8000 – 100T = 44T – 880

8000 + 880 = 44T + 100T

8880 = 144T

T = 62^oC

La risposta corretta è C.

11. Una moneta con una massa di 50 g a una temperatura di 85 °C viene immersa in 50 g di acqua a una temperatura di 29,8 °C (calore specifico dell'acqua = 1 cal.g ^-1 °C^-1 Se la temperatura finale è di 37 °C e il contenitore non assorbe calore, allora il calore specifico del metallo è…

A. 0,15 cal.g ^-1 °C^-1

B. 0,30 cal.g ^-1 °C^-1

C. 1,50 cal.g ^-1 °C^-1

D. 4,8 cal.g ^-1 °C^-1

E. 7,2 cal.g ^-1 °C^-1

Discussione

È conosciuto :

Massa del metallo (m_accedere) = 50 grammi

Temperatura del metallo = 85^oC

Massa d'acqua (m_aria) = 50 grammi

Temperatura dell'acqua = 29,8^oC

Calore specifico dell'acqua (c_aria) = 1 cal.g ^-1 °C^-1

Temperatura finale della miscela = 37^oC

Chiesto : calore specifico del metallo (c metallo)

Jawab :

Il calore rilasciato dal metallo a temperatura più elevata (Q rilasciato) = il calore assorbito dall'acqua a temperatura più bassa (Q assorbita)

m_accedere c (ΔT) = m_aria c (ΔT)

(50)(c)(85 – 37) = (50)(1)(37 – 29,8)

(c)(85 – 37) = (1)(37 – 29,8)

48 c = 7,2

c = 0,15 cal.g ^-1 °C^-1

La risposta corretta è A.

12. Un cubetto di ghiaccio da 50 grammi a 0 °C viene immerso in 200 grammi di acqua a 30 °C posta in un contenitore speciale. Si supponga che il contenitore non assorba calore. Se il calore specifico dell'acqua è 1 cal/g^{- 1} ° C ^-1 e il calore latente di fusione del ghiaccio è di 80 cal/g ^-1, quindi la temperatura finale della miscela è….

A. 5 °C

B. 8°C

C. 11°C

D. 14°C

E. 17°C

Discussione

È conosciuto :

Massa di ghiaccio (m_es) = 50 grammi

Temperatura del ghiaccio = 0 °C

Massa d'acqua (m_aria) = 200 grammi

Temperatura dell'acqua = 30^oC

Calore specifico dell'acqua (c_aria) = 1 cal.g^{- 1} ° C ^-1

Calore di fusione del ghiaccio (L_es) = 80 cal.g ^-1

Chiesto temperatura finale della miscela

Jawab :

Innanzitutto, stimate lo stato finale:

Il calore rilasciato dall'acqua per abbassare la sua temperatura da 30^oDa C a 0^oC:

Q_lepa = m_aria c_aria (ΔT) = (200)(1)(30-0) = (200)(30) = 6000

Il calore necessario per sciogliere tutto il ghiaccio:

Q_operaio = m_es L_es = (50)(80) = 4000

Il calore utilizzato per sciogliere tutto il ghiaccio è solo 4000 mentre la quantità di calore disponibile è 6000. Si può concludere che la temperatura finale della miscela è superiore a 0^oC.

Principio Nero :

Calore rilasciato dall'acqua = calore necessario per sciogliere tutto il ghiaccio + calore necessario per aumentare la temperatura dell'acqua ghiacciata

(m_aria)(C_aria)(ΔT) = (m_es)(L_es) + (m_es)(C_aria)(ΔT)

(200)(1)(30-T) = (50)(80) + (50)(1)(T-0)

(200)(30-T) = (50)(80) + (50)(T-0)

6000 – 200T = 4000 + 50T – 0

6000 – 4000 = 50T + 200T

2000 = 250T

T = 2000/250

T = 8^oC

La risposta corretta è B.

Cambiamenti di stato della materia

13. Il grafico sottostante mostra la relazione tra temperatura (T) e calore (Q) applicato a 1 grammo di solido. La quantità di calore di vaporizzazione del solido è…
A. 60 calorie/grammo
B. 70 calorie/grammo
C. 80 calorie/grammo
D. 90 calorie/grammo
E. 100 calorie/grammo
Discussione:Il calore di vaporizzazione è la quantità di calore assorbita (o rilasciata) da 1 grammo di un oggetto per cambiare il suo stato da liquido a gassoso (o da gassoso a liquido).
È conosciuto :
Calore assorbito o rilasciato: Q = 140 calorie – 60 calorie = 80 calorie
Massa del solido: m = 1 grammo
Chiesto :
calore del vapore (L_vsolidi?
Jawab :
Formula per determinare il calore del vapore :
Q = m L_v
Descrizione: Q = calore assorbito o rilasciato, m = massa della sostanza, L_v = calore del vapore
L_v = Q / m
L_v = 80 calorie / 1 grammo
L_v = 80 calorie/grammo
La risposta corretta è C.

14. Di seguito è riportato un grafico del calore in funzione della temperatura di 1 kg di vapore a pressione normale. Il punto di ebollizione dell'acqua è 2256 x 10³ J/kg e il calore specifico dell'acqua è 4,2 x 10³ J/kg K, quindi il calore rilasciato nel passaggio dal vapore all'acqua è…
A. 4,50 × 10³ Joule
B. 5,20 × 10³ Joule
C. 2,00 × 10⁶ Joule
D. 2,26 × 10⁶ Joule
E. 4,40 × 10⁶ Joule

Discussione:
È conosciuto :
Calore di vapore o calore bollente (L_v) = 2.256 x 10³ J / kg
Calore specifico dell'acqua (c) = 4200 J/kg K
Massa di vapore (m) = 1 kg
Chiesto :
Calore rilasciato (Q)?
Jawab :
Q = m L_v
Q = (1 kg)(2.256 x 10³ J/kg)
Q = 2256 x 10³ Joule
Q = 2,256 x 10⁶ Joule
La risposta corretta è D.

15. La quantità di calore assorbita per aumentare la temperatura di 2 kg di acqua da -2 ^oDa C a 10 ^oC è… Il calore specifico dell'acqua = 4.200 J/kg °C^o, calore specifico del ghiaccio = 2.100 J/kg °C^o, calore di fusione dell'acqua (L_F) = 334.000 J/kg
A. 760.400 J
B. 750.000 J
C. 668.000 J
D. 600.000 J
E. 540.000 J
Discussione:
È conosciuto :
Massa (m) dell'acqua = 2 kg
Temperatura iniziale (T) = -2 ^oC
Temperatura finale (T) = 10 ^oC
Calore specifico del ghiaccio (c es) = 2100 J/kg °C^o
Calore specifico dell'acqua (c acqua) = 4200 J/kg °C^o
Calore di fusione dell'acqua (L)_F) = 334.000 J/kg
Chiesto :
Calore assorbito (Q)?
Jawab :
Variazione di temperatura da -2 ^oDa C a 10 ^oIl processo C attraversa diverse fasi.
Fase 1, la temperatura del ghiaccio aumenta da -2 ^oDa C a 0 ^oC (l'aumento della temperatura del ghiaccio si arresta al punto di congelamento dell'acqua, che è 0 ^oC)
Fase 2, tutto il ghiaccio si scioglie (lo stato solido passa allo stato liquido alla temperatura di congelamento dell'acqua, che è 0 ^oC)
Fase 3, la temperatura dell'acqua aumenta di nuovo da 0 ^oDa C a 10 ^oC)
Quindi da una temperatura di -2 ^oDa C a 0 ^oC, l'acqua è ancora allo stato solido. Alla temperatura 0 ^oC, si verifica un cambiamento dallo stato solido a quello liquido. Dopo che lo stato solido si trasforma in stato liquido, la temperatura dell'acqua aumenta nuovamente da 0 ^oDa C a 10 ^oC.
Q₁ = (m)(c es)(delta T) = (2 kg)(2100 J/kg C^o) (0 ^oC – (-2 ^oC)) = (2)(2100 J)(2) = 8400 J
Q₂ = (m)(L_F) = (2 kg)(334.000 J/kg) = 668.000 J
Q₃ = (m)(c acqua)(delta T) = (2 kg)(4200 J/kg C^o) (10 ^oC - 0 ^oC)) = (2)(4200 J)(10) = 84000 J
Calore assorbito:
Q = Q₁ + Q₂ + Q₃
Q = 8400 J + 668.000 J + 84000 J
Q = 760.400 Joule
La risposta corretta è A.

Fonte della domanda:

Domande di fisica per l'esame nazionale di fisica per la scuola superiore/istituto professionale.