Formula Caloris Mutatio Status Translatio Caloris

Exempla quaestionum et formularum pro mutationibus status caloris, translatione caloris, principio Blackiano.

Calor fusionis

1. Calor fusionis aquae est 80 cal/gram. Hoc significat…

A. Octoginta calories requiruntur ad temperaturam unius grammi aquae uno gradu elevandam.
B. Octoginta calories requiruntur ad unum gramma aquae omnino in vaporem mutandum.
C. Octoginta calories requiruntur ad temperaturam unius grammi aquae conservandam.
D. Octoginta calories requiruntur ad unum gramma glaciei in aquam omnino mutandum.

Disputatio
Responsum rectum est D.

Mutatio formae

2.
Inspice graphum eventuum experimenti sequentis!

Duo chiliogrammata aquae ad temperaturam sexaginta graduum^oC evaporabit. Si calor vaporis aquae est 2,27 × 10⁶ J/kg, calor specificus aquae 4200 J/(kg) ^oC) et pressio aeris est 76 cmHg, tum calor requisitus ad processum BC est….

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

Disputatio
Constat:
Massa aquae (m²) = 2 kg
Temperatura aquae (T) = 60^oC
Calor vaporis aquae (L_V) = 2,27 × 10⁶ J/kg
Calor specificus aquae (c) = 4200 J/(kg) ^oC)
Pressio aeris (P) = 76 cmHg
Quaestio: Calor requisitus ad processum BC
Responsum:
Processus AB = Aqua ab temperatura 60 calefacta est.^oC ad 100^oC. In hoc processu, calor ad augendam temperaturam aquae adhibetur. Calor hac formula computatur: Q = mc⁻¹ ΔT
Processus BC = Aqua evaporatur. In hoc processu, calor non ad augendam temperaturam sed ad evaporandam aquam adhibetur. Calor hac formula computatur: Q = m L_V
Processus C- = Vapor calefacitur. In hoc processu, calor ad augendam temperaturam vaporis adhibetur. Calor hac formula computatur: Q = mc₂ ΔT.
Ergo si temperatura aquae mutatur, formula caloris adhibita est Q = mc ΔT, si forma aquae mutatur, formula caloris adhibita est Q = m L._V.

Calor requisitus ad processum BC:
Q = m L_V
Q = (2 kg)(2,27 × 10⁶ (J/kg)
Q = 4,54 × 10⁶ Julius
Q = 4.540.000 Joule
Q = 4.540 kilojoulia
Responsum rectum est B.

3. Hae sunt catervae mutationum status quae calorem emittunt:
A. Congelatio, condensatio, sublimatio
B. Liquefactio, evaporatio, crystallizatio
C. Liquefactio, evaporatio, condensatio
D. Congelatio, evaporatio, sublimatio
Disputatio
In genere, duo genera mutationum status sunt, videlicet mutationes status quae calorem absorbent et mutationes status quae calorem emittunt/liberant.
In mutatione status quae calorem absorbet, res calorem absorbet donec calor in re augeatur, deinde status rei mutatur. In mutatione status quae calorem emittit, res calorem emittit donec calor in re decrescat, deinde status rei mutatur.
Si res calorem absorbet, status rei a solido in liquidum ad gasosum mutatur.
Si res calorem emittit, tunc status rei a gaso in liquidum in solidum mutatur.

Ad responsum quaestionis supra positae attende.
Congelatio = status rei a liquido ad solidum mutatur (calorem emittens)
Condensatio = status rei a gaso in liquidum mutatur (calorem emittens)
Sublimatio = status rei a gasio ad solidum mutatur (calorem emittens)
Liquefactio = status rei a solido in liquidum mutatur (calorem absorbet)
Evaporatio = status rei a liquido ad gas mutatur (calorem absorbet)
Crystallizatio = status rei a solido ad gas mutatur (calorem absorbet)
Responsum rectum est A.

Translatio Caloris

4. Fenestra vitrea crassitudinem 8 mm et aream 1 m habet.²Si temperatura aeris externa est triginta.^oC et in 20^oC et conductivitas thermalis vitri est 0,8 W/m^oC, tum copia energiae quae per vitrum intra horam unam transit est... megajoulia.
A. 360
B. 36
C. 6
D. 3,6
Disputatio
Constat:
Crassitudo vitri (l) = 8 mm = 8 / 1000 = 0,008 m
Area vitrea (A) = 1 m²²
Differentia temperaturae (ΔT) = 30^oC-20^o10 C =^oC
Conductivitas thermalis vitri (k) = 0,8 W/m^oC
Intervallum temporis (t) = 1 hora = 60 (60 secunda) = 3600 secunda
Quaestio: Quantitas energiae quae per vitrum intra horam unam transit
Responsum:
Formula pro celeritate translationis caloris per conductionem:

Quantitas energiae per vitrum intra horam unam transeuntis:

Responsum rectum est D.

5. Virga metallica 1 m longa est. Alterum extremum temperatura constanti 150°F calefacitur.^oC dum alterum extremum temperatura ambiente, scilicet 30, servatur.^oC. Temperatura partis virgae quae 30 cm ab extremo calefacto distat est…
A. 36^oC
B. 84^oC
C. 114^oC
D. 125^oC
Disputatio
Constat:
Longitudo virgae metallicae (l) = 1 metrum
Differentia temperaturae (ΔT) = 150^oC-30^o120 C =^oC
Quaestio: Temperatura partis virgae quae 30 cm ab extremo calefacto distat
Responsum:
Calcula rationem translationis caloris per conductionem:

Temperaturam partis virgae quae 30 cm ab extremo calefacto distat calcula:
Longitudo virgae metallicae (l) = 30 cm = 0,3 metra
Differentia temperaturae (ΔT) = 150–T

Responsum rectum est C.

Fons quaestionis:

Quaestiones Physicae SBMPTN