Piemēru jautājumi par temperatūru un siltumu

15 temperatūras un siltuma jautājumu piemēri

Termometra kalibrēšana

1. Kalibrētais termometrs X rāda -30^o ūdens sasalšanas temperatūrā un 90^o ūdens viršanas temperatūrā. Temperatūra 60^oX ir vienāds ar…

A. 20 ^oC

B. 45 ^oC

C. 50 ^oC

D. 75 ^oC

E. 80. gads ^oC

Diskusija

Ir zināms, ka:

Ūdens sasalšanas temperatūra uz termometra X = -30^o

Ūdens viršanas temperatūra uz termometra X = 90^o

Jautāja: 60^oX = ….. ^oC

Atbilde:

Fārenheita skalā ūdens sasalšanas temperatūra ir 32^oFārenheita grādi, un ūdens viršanas temperatūra ir 212 °C.^oF. Starp ūdens sasalšanas un viršanas temperatūru ir 212 grādu starpība.^o - 32^o = 180^o.

Celsija skalā ūdens sasalšanas temperatūra ir 0^oC, un ūdens viršanas temperatūra ir 100^oC. Starp ūdens sasalšanas un viršanas temperatūru ir 100 °C starpība.^o - 0^o = 100^o.

X skalā ūdens sasalšanas temperatūra ir -30^oX un ūdens viršanas temperatūra ir 90^oX. Starp ūdens sasalšanas un viršanas temperatūru ir 90 grādu starpība.^o – (-30^o) = 90^o + 30^o = 120^o.

Konvertēt X skalu uz Celsija skalu:

Pareizā atbilde ir D.

Paplašināšanās

2. Metāla stieni uzkarsē līdz 80 °C temperatūrai.^oC garums kļūst par 115 cm. Ja metāla lineārās izplešanās koeficients ir 3.10^{-3 o}C^-1 un metāla sākotnējā temperatūra ir 30^oC, tad metāla sākotnējais garums ir….

A. 100 cm

Dziļums 101,5 cm

Aptuveni 102 cm

D. 102,5 cm

103 cm

Diskusija

Ir zināms, ka:

Sākotnējā temperatūra (T₁) = 30^oC

Galīgā temperatūra (T₂) = 80^oC

Temperatūras izmaiņas (ΔT) = 80^oC - 30^oC = 50^oC

Metāla lineārās izplešanās koeficients (α) = 3.10^{-3 o}C^-1

Metāla gala garums (L) = 115 cm

Jautāja: Metāla sākotnējais garums (L_o)

Atbilde:

Garuma izplešanās formula:

Pareizā atbilde ir A.

3. Misiņa stienis sākotnēji ir 40 cm garš. Uzkarsējot 80 °C temperatūrā,^oC garums kļūst par 40,04 cm. Ja misiņa lineārās izplešanās koeficients ir 2,0 x 10^{-5 o}C^-1 Tātad misiņa stieņa sākotnējā temperatūra ir….

A. 20 ^oC

B. 22 ^oC

C. 25 ^oC

D. 30 ^oC

E. 50. gads ^oC

Diskusija

Ir zināms, ka:

Galīgā temperatūra (T₂) = 80^oC

Sākotnējais garums (L_o) = 40 cm

Gala garums (L) = 40,04 cm

Garuma pieaugums (ΔL) = 40,04 cm – 40 cm = 0,04 cm

Misiņa lineārās izplešanās koeficients (α) = 2,0 x 10^{-5 o}C^-1

Jautāja: Sākotnējā temperatūra (T₁)

Atbilde:

Metāla izplešanās formula:

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

Pareizā atbilde ir D.

Siltuma pārnešana ar vadīšanas palīdzību

4. Vienāda izmēra, bet no dažādiem metāliem izgatavoti metāla stieņi ir savienoti, kā parādīts attēlā zemāk. Ja metāla I siltumvadītspēja ir 4 reizes lielāka par metāla II vadītspēju, tad temperatūra abu metālu savienojuma vietā ir…

A. 45⁰ C

B. 40⁰ C

C. 35⁰ C

D. 30⁰ C

E. 25. gads⁰ C

Diskusija

Ir zināms, ka:

Tāds pats kāta izmērs

Metāla siltumvadītspēja I = 4k

Metāla siltumvadītspēja II = k

Metāla uzgaļa temperatūra I = 50⁰ C

Metāla uzgaļa temperatūra II = 0⁰ C

Jautāja: Temperatūra abu metālu savienojuma vietā

Atbilde:

Siltuma pārneses ātruma formula ar vadītspēju:

Apraksts: Q/t = siltuma pārneses ātrums, k = siltumvadītspēja, A = virsmas laukums, T₁-T₂ = temperatūras izmaiņas, l = stieņa garums

Temperatūra robežplaknē P un Q:

Divi metāla stieņi A un B ir vienāda izmēra, tāpēc stieņu virsmas laukums (A) un garums (l) no vienādojuma tiek izslēgti.

Pareizā atbilde ir B.

5. Pievērsiet uzmanību sekojošajam apgalvojumam!

(1) Metāla vadītspēja

(2) Temperatūras starpība starp metāla galiem

(3) Metāla garums

(4) Metāla masa

Siltuma izplatīšanās ātrumu metālā nosaka šādi faktori...

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

B. (1) un (4)

C. (2) un (4)

D. (3) un (4)

Tikai E. (4)

Diskusija

Balstoties uz siltuma vadītspējas ātruma formulu, faktori, kas nosaka siltuma pārneses ātrumu, ir metāla vadītspēja (k), temperatūras starpība starp metāla galiem (T) un metāla garums (l). Metāla masai nav nekādas ietekmes.

Pareizā atbilde ir A.

6. Divi vienāda izmēra, bet dažāda veida metāla PQ stieņi ir piestiprināti, kā parādīts attēlā zemāk. Ja siltumvadītspējas koeficients P ir divreiz lielāks par siltumvadītspējas koeficientu Q, tad temperatūra uz robežas starp P un Q ir...

A. 84°C

B. 78°C

C. 72°C

D. 70°C

Austrumu 90°C

Diskusija

Ir zināms, ka:

PQ stieņiem ir vienāds izmērs.

Metāla siltumvadītspējas koeficients P (k_P) = 2 000

Metāla siltumvadītspējas koeficients Q (k_Q) = k

Jautāja: Temperatūra robežplaknē P un Q

Atbilde:

Siltuma pārneses ātruma formula ar vadītspēju:

Apraksts: Q/t = siltuma pārneses ātrums, k = siltumvadītspēja, A = virsmas laukums, T₁-T₂ = temperatūras izmaiņas, l = stieņa garums

Temperatūra robežplaknē P un Q:

Stieņi PQ ir vienāda izmēra, tāpēc A un l tiek izslēgti no vienādojuma.

Nav vienas pareizas atbildes.

Formas maiņa

7. 1 kg ledus 0 grādu temperatūrā ^oC sajaucot ar 0,5 kg ūdens 0 temperatūrā ^oC, tad…

A. daļa ūdens sasalst

B. daļa ledus kūst

C. viss ledus kūst

D. viss ūdens sasalst

E. ledus masa ūdenī paliek nemainīga

Diskusija

Vārds “ledus” apzīmē ūdeni cietā stāvoklī, bet vārds “ūdens” apzīmē ūdeni šķidrā stāvoklī.

0 temperatūrā^oLedus mainās no cieta stāvokļa uz šķidru. Lai ledus mainītu stāvokli, tam ir jāabsorbē siltums. Ledus ir sajaukts ar ūdeni, tāpēc ledum ir jāabsorbē siltums no ūdens. Tomēr ūdens temperatūra arī ir 0°C.^oC, lai ledus nevarētu absorbēt siltumu. Tādējādi ledus masa ūdenī paliek nemainīga.

Pareizā atbilde ir E.

Melnais princips

8. Dzelzs traukā ar 200 gramu masu ir 100 grami eļļas 20 °C temperatūrā. ^oC. Traukā ievieto 50 gramus dzelzs 75 °C temperatūrā. ^oC. Ja trauka temperatūra paaugstinās par 5^oC un īpatnējais siltums eļļa = 0,43 kalorijas/g ^oC, tad dzelzs īpatnējais siltums ir...

A. 0,143 kalorijas/g ^oC

B. 0,098 kalorijas/g ^oC

C. 0,084 kalorijas/g ^oC

D. 0,075 kalorijas/g ^oC

E. 0,064 kalorijas/g ^oC

Diskusija

Ir zināms, ka:

Dzelzs trauka masa (m3) = 200 g

Dzelzs trauka sākotnējā temperatūra (T₁) = 20^oC

Eļļa atrodas dzelzs traukā, tāpēc eļļas temperatūra = dzelzs trauka temperatūra.

Dzelzs trauka galīgā temperatūra (T₂) = 20^oC + 5^oC = 25^oC

Eļļas masa (m3) = 100 grami

Eļļas īpatnējais siltums (c eļļa) = 0,43 kal/g ^oC

Sākotnējā eļļas temperatūra (T₁) = 20^oC

Eļļa atrodas traukā tā, lai eļļa būtu termiskā līdzsvarā ar dzelzs trauku. Tātad, ja dzelzs trauka galīgā temperatūra ir 25^oC, tad eļļas galīgā temperatūra ir 25^oC.

Galīgā eļļas temperatūra (T₂) = 20^oC + 5^oC = 25^oC

Dzelzs masa (m) = 50 grami

Dzelzs sākotnējā temperatūra (T₁) = 75^oC

Dzelzs traukā ir iegremdēts eļļā, tāpēc dzelzs atrodas termiskā līdzsvarā ar eļļu un trauku. Tātad, ja trauka galīgā temperatūra ir 25^oC, tad dzelzs galīgā temperatūra ir 25^oC.

Jautāja: Dzelzs īpatnējais siltums (c dzelzs)

Atbilde:

Dzelzs izdala siltumu:

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

Dzelzs trauka absorbētais siltums:

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

Eļļas absorbētais siltums:

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

Bleka princips nosaka, ka slēgtā, izolētā sistēmā augstas temperatūras objekta izdalīto siltumu absorbē zemas temperatūras objekts.

Izdalītais Q = absorbētais Q

2500 °C = 1000 °C + 215

2500°C – 1000°C = 215°F

1500c = 215

c = 215/1500

c = 0,143 kalorijas/g ^oC

Pareizā atbilde ir A.

9. Glāzē, kurā ir 200 grami ūdens 20°C temperatūrā, iepilda 50 gramus ledus -2°C temperatūrā. Ja starp ūdeni un ledu notiek tikai siltumapmaiņa, pēc līdzsvara sasniegšanas iegūst sekojošo: (c ūdens = 1 cal/gr°C; c_es = 0,5 kal/gr°C; L = 80 kal/gr)

A. viss ledus kūst un temperatūra ir virs 0°C

B. viss ledus kūst un temperatūra ir 0°C

C. Ne viss ledus kūst, un temperatūra ir 0°C.

D. visas sistēmas temperatūra ir zem 0°C

E. daļa ūdens sasalst, un sistēmas temperatūra ir 0°C

Diskusija

Ir zināms, ka:

Ūdens masa (m_gaisa) = 200 grami

Ūdens temperatūra (T_gaisa) = 20^oC

Ūdens īpatnējais siltums (c_gaisa) = 1 kal/gr°C

Ledus masa (m_es) = 50 grami

Ledus temperatūra (T_es) = -2^oC

Ledus īpatnējais siltums (c_es) = 0,5 kal/gr°C

Kušanas ūdens siltums (L) = 80 kalorijas/gr

Atbilde:

Karsēšana, lai paaugstinātu ledus temperatūru no -2^oC līdz 0^oC:

Q = mc ΔT

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

Q = (50)(0,5 kal)(2)

Q = 50 kalorijas

Karsē, lai viss ledus izkustu ūdenī:

Q = m L = (50 grami)(80 kalorijas/grams) = 4000 kalorijas

Sildiet, lai pazeminātu visa ūdens temperatūru no 20^oC līdz 0^oC:

Q = mc ΔT

Q = (200 grami)(1 kal/gr°C)(0^oC–(20^oC))

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

Q = -4000 kalorijas

Pozitīva zīme nozīmē, ka tiek pievienots siltums, negatīva zīme nozīmē, ka siltums tiek atbrīvots.

Karsējiet, lai ledus temperatūru paaugstinātu līdz 0^oC ir 50 kalorijas, un visa ledus izkausēšanai nepieciešamais siltums ir 4000 kalorijas. Tātad kopējais ledus izkausēšanai nepieciešamais siltums ir 4050 kalorijas. Pieejamais siltums ir ūdens izdalītais siltums, kas ir 4000 kalorijas.

Var secināt, ka pieejamais siltums nav pietiekams, lai visu ledu pārvērstu ūdenī. Lielākā daļa ledus ir izkususi, bet neliela daļa nav. Šī ūdens un atlikušā ledus temperatūra ir 0°C.^oC.

Pareizā atbilde ir C.

10. Alumīnija gabals, kas sver 200 gramus 20 °C temperatūrā^oC tiek ievietots ūdens traukā ar masu 100 grami un temperatūru 80 grādi.^oC. Ja zināms, ka alumīnija īpatnējais siltums ir 0,22 kal/g ^oC, un ūdens īpatnējais siltums ir 1 cal/g ^oC, tad alumīnija galīgā temperatūra ir tuvu…

A. 20^oC

B. 42^oC

C. 62^oC

D. 80^oC

E. 100. gads^oC

Diskusija

Ir zināms :

Alumīnija masa = 200 grami

Alumīnija temperatūra = 20^oC

Ūdens masa = 100 grami

Ūdens temperatūra = 80^oC

Alumīnija īpatnējais siltums = 0,22 kal/g ^oC

Ūdens īpatnējais siltums = 1 kcal/g ^oC

Jautāts : alumīnija galīgā temperatūra

Jawab :

Alumīnijs atrodas ūdenī, tāpēc alumīnija galīgā temperatūra = ūdens galīgā temperatūra.

Augstākas temperatūras ūdens izdalītais siltums (izdalītais Q) = zemākas temperatūras alumīnija absorbētais siltums (absorbētais Q).

m_gaisa c(ΔT) = m_alumīnija 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. gads^oC

Pareizā atbilde ir C.

11. 50 g monēta 85 °C temperatūrā tiek iegremdēta 50 g ūdens 29,8 °C temperatūrā (ūdens īpatnējais siltums = 1 kal.g). ^-1 .°C^-1 ). Ja galīgā temperatūra ir 37 °C un trauks neuzsūc siltumu, tad metāla īpatnējais siltums ir…

A. 0,15 kalorijas g ^-1 .°C^-1

B. 0,30 kalorijas g ^-1 .°C^-1

C. 1,50 kalorijas g ^-1 .°C^-1

D. 4,8 kalorijas ^-1 .°C^-1

E. 7,2 kalorijas g ^-1 .°C^-1

Diskusija

Ir zināms :

Metāla masa (m_metāls) = 50 grami

Metāla temperatūra = 85^oC

Ūdens masa (m_gaisa) = 50 grami

Ūdens temperatūra = 29,8^oC

Ūdens īpatnējais siltums (c_gaisa) = 1 kal.g ^-1 .°C^-1

Maisījuma galīgā temperatūra = 37^oC

Jautāts metāla īpatnējais siltums (c metāls)

Jawab :

Augstākas temperatūras metāla izdalītais siltums (izdalītais Q) = zemākas temperatūras ūdens absorbētais siltums (absorbētais Q)

m_metāls c(ΔT) = m_gaisa 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 kal.g ^-1 .°C^-1

Pareizā atbilde ir A.

12. 50 gramu ledus kubiņš 0°C temperatūrā tiek iegremdēts 200 gramos ūdens 30°C temperatūrā, kas ievietots speciālā traukā. Pieņemsim, ka trauks neuzsūc siltumu. Ja ūdens īpatnējais siltums ir 1 kal.g^{- 1} ° C ^-1 un ledus kušanas siltums ir 80 kal.g ^-1, tad maisījuma galīgā temperatūra ir….

A. 5°C

B. 8°C

C. 11°C

D. 14°C

Austrumu 17°C

Diskusija

Ir zināms :

Ledus masa (m_es) = 50 grami

Ledus temperatūra = 0°C

Ūdens masa (m_gaisa) = 200 grami

Ūdens temperatūra = 30^oC

Ūdens īpatnējais siltums (c_gaisa) = 1 kal.g^{- 1} ° C ^-1

Ledus kušanas siltums (L_es) = 80 kal.g ^-1

Jautāts : maisījuma galīgā temperatūra

Jawab :

Vispirms novērtējiet galīgo stāvokli:

Siltums, ko izdala ūdens, pazeminot tā temperatūru no 30^oC līdz 0^oC:

Q_lepas = m_gaisa c_gaisa (ΔT) = (200)(1)(30 - 0) = (200)(30) = 6000

Siltums, kas nepieciešams, lai izkausētu visu ledu:

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

Visa ledus izkausēšanai izmantotais siltums ir tikai 4000, savukārt pieejamā siltuma daudzums ir 6000. Var secināt, ka maisījuma galīgā temperatūra ir virs 0^oC.

Melnais princips :

Ūdens izdalītais siltums = siltums, kas nepieciešams visa ledus izkausēšanai + siltums, kas nepieciešams ledusūdens temperatūras paaugstināšanai

(m_gaisa)(c)_gaisa)(ΔT) = (m_es)(L_es) + (m_es)(c)_gaisa)(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 = 50 T + 200 T

2000 = 250T

T = 2000/250

T = 8. gads^oC

Pareizā atbilde ir B.

Izmaiņas vielas stāvoklī

13. Zemāk redzamajā grafikā parādīta temperatūras (T) un siltuma (Q) sakarība, kas pielikta 1 gramam cietas vielas. Cietās vielas iztvaikošanas siltuma daudzums ir…
A. 60 kalorijas/grams
B. 70 kalorijas/grams
C. 80 kalorijas/grams
D. 90 kalorijas/grams
E. 100 kalorijas/grams
Diskusija:Iztvaikošanas siltums ir siltuma daudzums, ko absorbē (vai izdala) 1 grams objekta, lai mainītu tā stāvokli no šķidra uz gāzveida (vai no gāzes uz šķidrumu).
Ir zināms :
Uzņemtais vai atbrīvotais siltums: Q = 140 kalorijas – 60 kalorijas = 80 kalorijas
Cietvielas masa: m = 1 grams
Jautāts :
Tvaika siltums (L_v) cietvielas?
Jawab :
Tvaika siltuma noteikšanas formula :
Q = m L_v
Apraksts: Q = absorbētais vai atbrīvotais siltums, m = vielas masa, L_v = tvaika siltums
L_v = Q / m
L_v = 80 kalorijas / 1 grams
L_v = 80 kalorijas/grams
Pareizā atbilde ir C.

14. Zemāk ir redzams 1 kg tvaika siltuma un temperatūras grafiks normālā spiedienā. Ūdens viršanas temperatūra ir 2256 x 10³ J/kg, un ūdens īpatnējais siltums ir 4,2 x 10³ J/kg K, tad siltums, kas izdalās, pārejot no tvaika uz ūdeni, ir…
A. 4,50 × 10³ Joule
B. 5,20 × 10³ Joule
Aptuveni 2,00 × 10⁶ Joule
D. 2,26 × 10⁶ Joule
E. 4,40 × 10⁶ Joule

Diskusija:
Ir zināms :
Tvaika karstums vai vārīšanās karstums (L_v) = 2.256 x 10³ Džauli/kg
Ūdens īpatnējais siltums (c) = 4200 J/kg K
Tvaika masa (m3) = 1 kg
Jautāts :
Izdalītais siltums (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
Pareizā atbilde ir D.

15. Siltuma daudzums, kas tiek absorbēts, lai paaugstinātu 2 kg ūdens temperatūru no -2 ^oC līdz 10 ^oC ir… Ūdens īpatnējais siltums = 4.200 J/kg C^o, ledus īpatnējais siltums = 2.100 J/kg C^o, ūdens kušanas siltums (L_F) = 336 000 J/kg
A. 525 000 džauli
B. 420 000 džauli
Aptuveni 150 000 džaulu
D. 21 000 džauli
E. 540.000 J
Diskusija:
Ir zināms :
Ūdens masa (m3) = 2 kg
Sākotnējā temperatūra (T) = -2 ^oC
Galīgā temperatūra (T) = 10 ^oC
Ledus īpatnējais siltums (c es) = 2100 J/kg C^o
Ūdens īpatnējais siltums (c ūdens) = 4200 J/kg C^o
Ūdens kušanas siltums (L)_F) = 336 000 J/kg
Jautāts :
Absorbētais siltums (Q)?
Jawab :
Temperatūras maiņa no -2 ^oC līdz 10 ^oC iziet cauri vairākiem posmiem.
1. posmā ledus temperatūra paaugstinās no -2 ^oC līdz 0 ^oC (ledus temperatūras pieaugums apstājas ūdens sasalšanas temperatūrā, kas ir 0 ^oC)
2. posmā viss ledus kūst (cietais stāvoklis mainās uz šķidro stāvokli ūdens sasalšanas temperatūrā, kas ir 0 ^oC)
3. posmā ūdens temperatūra atkal paaugstinās no 0 ^oC līdz 10 ^oC)
Tātad, sākot no -2 grādu temperatūras. ^oC līdz 0 ^oC temperatūrā ūdens joprojām ir cietā stāvoklī. 0 temperatūrā ^oC, notiek pāreja no cietas uz šķidru stāvokli. Pēc tam, kad cietais stāvoklis mainās uz šķidru stāvokli, ūdens temperatūra atkal paaugstinās no 0 ^oC līdz 10 ^oC.
Q₁ = (m)(ces)(ΔT) = (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 ūdens)(ΔT) = (2 kg)(4200 J/kg C^o)(10 ^oC - 0 ^oC)) = (2) (4200 J) (10) = 84000 J
Absorbētais siltums:
Q = Q₁ + Q₂ + Q₃
Q = 8400 J + 668 000 J + 84 000 J
Q = 525 000 džoulu
Pareizā atbilde ir A.

Jautājuma avots:

Valsts eksāmena fizikas jautājumi vidusskolai/profesionālajai vidusskolai