נוסחת חום שינוי מצב מעבר חום

שאלות ונוסחאות לדוגמה לשינויי חום במצב, מעבר חום, עקרון בלאק

חום ההיתוך

1. חום ההיתוך של מים הוא 80 קלוריות/גרם. משמעות הדבר היא...

א. נדרשות 80 קלוריות כדי להעלות את הטמפרטורה של גרם אחד של מים במעלה אחת.
ב. נדרשות 80 קלוריות כדי להפוך גרם אחד של מים לחלוטין לאדים.
ג. נדרשות 80 קלוריות כדי לשמור על טמפרטורת גרם אחד של מים.
ד. נדרשות 80 קלוריות כדי להפוך גרם אחד של קרח למים לחלוטין.

דִיוּן
התשובה הנכונה היא ד'.

שינוי צורה

2.
התבוננו בגרף של תוצאות הניסוי הבא!

2 ק"ג מים בטמפרטורה של 60 מעלות^oC יתאדה. אם חום אדי המים הוא 2,27 x 10⁶ ג'אול/ק"ג, חום סגולי של מים 4200 ג'אול/ק"ג ^oג) ולחץ האוויר הוא 76 cmHg, אז החום הנדרש לתהליך BC הוא….

א. 336 קילוג'ול
ב. 4540 קילוג'ול
ג. 4876 קילוג'ול
ד. 5212 קילוג'ול

דִיוּן
ידוע כי:
מסת המים (מ"ר) = 2 ק"ג
טמפרטורת המים (T) = 60^oC
חום אדי המים (ליטר_V) = 2,27 × 10⁶ ג'אול/ק"ג
חום סגולי של מים (c) = 4200 ג'ול/ק"ג ^oC)
לחץ אוויר (P) = 76 סמ"ק כספית
שאלה: החום הנדרש לתהליך BC
תשובה:
תהליך AB = מים מחוממים מטמפרטורה של 60^oג עד 100^oג. בתהליך זה, חום משמש להעלאת טמפרטורת המים. החום מחושב באמצעות הנוסחה: Q = mc ΔT
תהליך BC = מים מתאדים. בתהליך זה, חום אינו משמש להעלאת הטמפרטורה אלא לאידוי המים. החום מחושב באמצעות הנוסחה: Q = mL_V
תהליך C- = חימום קיטור. בתהליך זה, חום משמש להעלאת טמפרטורת הקיטור. החום מחושב באמצעות הנוסחה: Q = mc ΔT.
לכן, אם טמפרטורת המים משתנה, נוסחת החום בה נעשה שימוש היא Q = mc₃ΔT, אם צורת המים משתנה, נוסחת החום בה נעשה שימוש היא Q = m⁻⁻⁹ L_V.

חום נדרש לתהליך BC:
Q = מ' ל'_V
Q = (2 ק"ג)(2,27 x 10⁶ ג'אול/ק"ג)
ש = 4,54 x 10⁶ ג'אוּל
Q = 4.540.000 ג'אול
Q = 4.540 קילוג'ול
התשובה הנכונה היא ב'.

3. להלן קבוצות של שינויי מצב שמשחררים חום:
א. הקפאה, עיבוי, סובלימציה
ב. התכה, אידוי, התגבשות
ג. התכה, אידוי, עיבוי
ד. הקפאה, אידוי, סובלימציה
דִיוּן
באופן כללי, ישנם שני סוגים של שינויים במצב, כלומר שינויים במצב שסופגים חום ושינויים במצב שמשחררים/משחררים חום.
בשינוי מצב שבו סופג חום, גוף סופג חום עד שהחום בגוף עולה, ואז מצב הגוף משתנה. בשינוי מצב שבו משחרר חום, גוף משחרר חום עד שהחום בגוף יורד, ואז מצב הגוף משתנה.
אם גוף סופג חום, מצבו משתנה ממוצק לנוזל לגז.
אם גוף פולט חום, מצבו משתנה מגז לנוזל למוצק.

שימו לב לתשובה לשאלה לעיל.
קיפאון = מצבו של גוף משתנה מנוזל למוצק (שחרור חום)
עיבוי = מצב של גוף משתנה מגז לנוזל (שחרור חום)
סובלימציה = מצב של גוף משתנה מגז למוצק (שחרור חום)
התכה = מצבו של גוף משתנה ממוצק לנוזל (סופג חום)
אידוי = מצב של גוף משתנה מנוזל לגז (סופג חום)
התגבשות = מצב של גוף משתנה ממוצק לגז (סופג חום)
התשובה הנכונה היא א'.

העברת חום

4. חלון זכוכית בעובי של 8 מ"מ ושטח של 1 מ"ר²אם טמפרטורת האוויר בחוץ היא 30^oג וב-20^oג ומוליכות תרמית של זכוכית היא 0,8 וואט/מטר^oג, אז כמות האנרגיה שעוברת דרך הזכוכית בשעה היא... מגה ג'אול
A. 360
B. 36
ג. 6
ד. 3,6
דִיוּן
ידוע כי:
עובי זכוכית (ליטר) = 8 מ"מ = 8 / 1000 = 0,008 מטר
שטח זכוכית (A) = 1 מ"ר²
הפרש טמפרטורה (ΔT) = 30^oג-20^oC = 10^oC
מוליכות תרמית של זכוכית (k) = 0,8 W/m^oC
מרווח זמן (t) = שעה אחת = 60 (60 שניות) = 3600 שניות
שאלה: כמות האנרגיה שעוברת דרך הזכוכית בשעה אחת
תשובה:
הנוסחה לקצב העברת החום באמצעות הולכה:

כמות האנרגיה שעוברת דרך הזכוכית בשעה אחת:

התשובה הנכונה היא ד'.

5. מוט מתכת הוא באורך מטר אחד. קצה אחד מחומם בטמפרטורה קבועה של 150 מעלות צלזיוס.^oמעלות צלזיוס בעוד שהקצה השני נשמר בטמפרטורת החדר, כלומר 30^oג. הטמפרטורה של החלק של המוט שנמצא במרחק 30 ס"מ מהקצה המחומם היא...
A. 36^oC
B. 84^oC
ג. 114^oC
ד. 125^oC
דִיוּן
ידוע כי:
אורך מוט מתכת (ליטר) = מטר אחד
הפרש טמפרטורה (ΔT) = 150^oג-30^oC = 120^oC
שאלה: הטמפרטורה של החלק במוט שנמצא במרחק 30 ס"מ מהקצה המחומם
תשובה:
חשב את קצב העברת החום באמצעות הולכה:

חשב את הטמפרטורה של החלק במוט שנמצא במרחק 30 ס"מ מהקצה המחומם:
אורך מוט מתכת (ליטר) = 30 ס"מ = 0,3 מטרים
הפרש טמפרטורות (ΔT) = 150–T

התשובה הנכונה היא ג'.

מקור השאלה:

שאלות פיזיקה SBMPTN