15 voorbeelden van vragen over temperatuur en warmte
Thermometerkalibratie
1. Een gekalibreerde thermometer X geeft -30 °C aan voor het vriespunt van water en 90 °C voor het kookpunt van water. Een temperatuur van 60 °C voor X is gelijk aan...
A. 20 ° C
B. 45 ° C
C. 50 ° C
D. 75 ° C
E. 80 ° C
Discussie
Het is bekend dat:
Het vriespunt van water op een thermometer X = -30 °C
Het kookpunt van water op thermometer X = 90 °C
Vraag: 60 ° X = ….. ° C
Antwoord :
Op de Fahrenheit-schaal is het vriespunt van water 32 ° F en het kookpunt van water 212 ° F. Tussen het vriespunt en het kookpunt van water is er een verschil van 212 °F – 32 ° F = 180 °F.
Op de Celsius-schaal is het vriespunt van water 0 ° C en het kookpunt van water 100 ° C. Tussen het vriespunt en het kookpunt van water is er een verschil van 100 °C – 0 °C = 100 °C.
Op de X-schaal is het vriespunt van water -30 ° C en het kookpunt van water 90 ° C. Tussen het vriespunt en het kookpunt van water is er een verschil van 90 °C – (-30 °C ) = 90 °C + 30 °C = 120 °C.
X-schaal omrekenen naar Celsius-schaal:
Het juiste antwoord is D.
Pemuaian
2. Een metalen staaf wordt verwarmd tot een temperatuur van 80 ° C en de lengte ervan wordt 115 cm. Als de lineaire uitzettingscoëfficiënt van het metaal 3.10⁻³ °C⁻¹ is en de begintemperatuur van het metaal 30 ° C is, wat is dan de oorspronkelijke lengte van de staaf?
A. 100 cm
B. 101,5 cm
C. 102 cm
D. 102,5 cm
E. 103 cm
Discussie
Het is bekend dat:
Initiële temperatuur (T 1 ) = 30 o C
Eindtemperatuur (T₂ ) = 80 ° C
Temperatuurverandering (ΔT) = 80 ° C – 30 ° C = 50 ° C
De coëfficiënt van lineaire uitzetting van metaal (α) = 3.10 -3 ° C -1
Eindlengte van het metaal (L) = 115 cm
Gevraagd: Initiële lengte van het metaal (L o )
Antwoord :
Formule voor lengte-expansie:
Het juiste antwoord is A.
3. Een messing staaf is aanvankelijk 40 cm lang. Wanneer deze wordt verhit tot een temperatuur van 80 ° C, wordt de lengte 40,04 cm. Als de lineaire uitzettingscoëfficiënt van messing 2,0 x 10⁻⁵ ° C⁻¹ is , wat is dan de begintemperatuur van de messing staaf?
A. 20 ° C
B. 22 ° C
C. 25 ° C
D. 30 ° C
E. 50 ° C
Discussie
Het is bekend dat:
Eindtemperatuur (T₂ ) = 80 ° C
Initiële lengte (L o ) = 40 cm
Eindlengte (L) = 40,04 cm
Toename in lengte (ΔL) = 40,04 cm – 40 cm = 0,04 cm
De coëfficiënt van lineaire uitzetting van messing (α) = 2,0 x 10⁻⁵ ° C⁻¹
Vraag: Initiële temperatuur (T 1 )
Antwoord :
Formule voor metaalexpansie:
0,04 = (2,0 x 10 -5 )(40)(80 – T 1 )
0,04 = (80 x 10 -5 )(80 – T 1 )
0,04 = 0,0008 (80 – T 1 )
0,04 = 0,064 – 0,0008 T 1
0,0008 T 1 = 0,064 – 0,040
0,0008 T 1 = 0,024
T 1 = 30 ° C
Het juiste antwoord is D.
Warmteoverdracht door geleiding
4. Twee metalen staven van dezelfde grootte, maar gemaakt van verschillende metalen, zijn met elkaar verbonden zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Als de thermische geleidbaarheid van metaal I vier keer zo groot is als de geleidbaarheid van metaal II, dan is de temperatuur op het raakvlak van de twee metalen...
Een 450 C
B. 40 0 C
C. 35 0 C
D. 30 ° C
E. 25 0 C
Discussie
Het is bekend dat:
Dezelfde steelmaat
Thermische geleidbaarheid van metaal I = 4k
Thermische geleidbaarheid van metaal II = k
Temperatuur van de metalen punt I = 50 ° C
Temperatuur van de metalen punt II = 0 ° C
Gevraagd: Temperatuur op het raakvlak van de twee metalen
Antwoord :
De formule voor de snelheid van warmteoverdracht door geleiding:
Beschrijving: Q/t = warmteoverdrachtssnelheid, k = thermische geleidbaarheid, A = oppervlakte, T 1 -T 2 = temperatuurverandering, l = lengte van de staaf
Temperatuur in het grensvlak P en Q:
Twee metalen staven A en B hebben dezelfde afmetingen, dus het oppervlak (A) en de lengte (l) van de staven vallen buiten beschouwing in de vergelijking.
Het juiste antwoord is B.
5. Let goed op de volgende verklaring!
(1) Metaalgeleidbaarheid
(2) Het temperatuurverschil tussen de metalen uiteinden
(3) Lengte van metaal
(4) Metaalmassa
De factoren die de snelheid van warmtevoortplanting in metaal bepalen zijn...
A. (1), (2) en (3)
B. (1) en (4)
C. (2) en (4)
D. (3) en (4)
E. (4) alleen
Discussie
Volgens de formule voor de warmteoverdrachtssnelheid door geleiding zijn de factoren die de warmteoverdrachtssnelheid bepalen: de geleidbaarheid van het metaal (k), het temperatuurverschil tussen de uiteinden van het metaal (T) en de lengte van het metaal (l). De massa van het metaal heeft geen invloed.
Het juiste antwoord is A.
6. Twee PQ-staven van dezelfde grootte, maar van verschillende metaalsoorten, zijn aan elkaar bevestigd zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Als de warmtegeleidingscoëfficiënt P tweemaal zo groot is als de warmtegeleidingscoëfficiënt Q, dan is de temperatuur op de grens tussen P en Q...
A. 84°C
B. 78°C
C. 72°C
D. 70°C
E. 90°C
Discussie
Het is bekend dat:
PQ-hengels hebben dezelfde afmetingen.
Warmtegeleidingscoëfficiënt van metaal P (k P ) = 2k
Warmtegeleidingscoëfficiënt van metaal Q (k Q ) = k
Vraag: Temperatuur in het grensvlak P en Q
Antwoord :
De formule voor de snelheid van warmteoverdracht door geleiding:
Beschrijving: Q/t = warmteoverdrachtssnelheid, k = thermische geleidbaarheid, A = oppervlakte, T 1 -T 2 = temperatuurverandering, l = lengte van de staaf
Temperatuur in het grensvlak P en Q:
De staven PQ hebben dezelfde afmetingen, dus A en l vallen buiten de vergelijking.
Er is geen juist antwoord.
Wijziging van formulier
7. 1 kg ijs met een temperatuur van 0 ° C wordt gemengd met 0,5 kg water met een temperatuur van 0 ° C, vervolgens...
A. een deel van het water bevriest
B. een deel van het ijs smelt
C. al het ijs smelt
D. al het water bevriest
E. De massa ijs in water blijft constant.
Discussie
Het woord ijs duidt op water in vaste vorm, terwijl het woord water duidt op water in vloeibare vorm.
Bij 0 ° C verandert ijs van een vaste stof in een vloeistof. Voor deze faseovergang moet het ijs warmte opnemen. IJs wordt gemengd met water, dus het ijs zou warmte van het water moeten opnemen. Het water heeft echter ook een temperatuur van 0 ° C, waardoor het ijs geen warmte kan opnemen. Daarom blijft de massa ijs in het water constant.
Het juiste antwoord is E.
Zwart Principe
8. In een ijzeren vat met een massa van 200 gram bevindt zich 100 gram olie met een temperatuur van 20 ° C. In het vat wordt 50 gram ijzer met een temperatuur van 75 ° C gedaan. Als de temperatuur van het vat met 5 ° C stijgt en de soortelijke warmte van olie = 0,43 cal/g ° C, wat is dan de soortelijke warmte van ijzer?
A. 0,143 cal/g ° C
B. 0,098 cal/g ° C
C. 0,084 cal/g ° C
D. 0,075 cal/g ° C
E. 0,064 cal/g ° C
Discussie
Het is bekend dat:
Massa van het ijzeren vat (m) = 200 gr
Initiële temperatuur van het ijzeren vat (T 1 ) = 20 o C
De olie bevindt zich in het ijzeren vat, dus de temperatuur van de olie is gelijk aan de temperatuur van het ijzeren vat.
Eindtemperatuur van het ijzeren vat (T₂ ) = 20 ° C + 5 ° C = 25 ° C
Massa olie (m) = 100 gram
Soortelijke warmte van olie (c olie) = 0,43 cal/g ° C
Initiële olietemperatuur (T 1 ) = 20 o C
De olie bevindt zich in een vat zodanig dat de olie in thermisch evenwicht is met het ijzeren vat. Dus als de uiteindelijke temperatuur van het ijzeren vat 25 ° C is, dan is de uiteindelijke temperatuur van de olie ook 25 ° C.
Eindtemperatuur van de olie (T 2 ) = 20 o C + 5 o C = 25 o C
Massa ijzer (m) = 50 gram
Initiële temperatuur van het ijzer (T 1 ) = 75 o C
IJzer wordt in een vat in olie ondergedompeld, waardoor het ijzer in thermisch evenwicht verkeert met de olie en het vat. Als de uiteindelijke temperatuur van het vat dus 25 ° C is, dan is de uiteindelijke temperatuur van het ijzer ook 25 ° C.
Vraag: Soortelijke warmte van ijzer (c ijzer)
Antwoord :
Warmte die vrijkomt bij het gebruik van ijzer:
Q = mc ΔT = (50)(c)(75-25) = (50)(c)(50) = 2500c calorieën
Warmte geabsorbeerd door het ijzeren vat:
Q = mc ΔT = (200)(c)(25-20) = (200)(c)(5) = 1000c calorieën
Warmte geabsorbeerd door olie:
Q = mc ΔT = (100)(0,43)(25-20) = (43)(5) = 215 calorieën
Het principe van Black stelt dat in een gesloten, geïsoleerd systeem de warmte die door een object met een hoge temperatuur wordt afgegeven, wordt geabsorbeerd door een object met een lage temperatuur.
Q vrijgegeven = Q geabsorbeerd
2500c = 1000c + 215
2500c – 1000c = 215
1500c = 215
c = 215/1500
c = 0,143 cal/g ° C
Het juiste antwoord is A.
9. Een glas met 200 gram water van 20°C wordt gevuld met 50 gram ijs van -2°C. Als er alleen warmte-uitwisseling plaatsvindt tussen het water en het ijs, wordt na het bereiken van evenwicht het volgende verkregen: (c water = 1 cal/gr°C; c ijs = 0,5 cal/gr°C; L = 80 cal/gr)
A. al het ijs smelt en de temperatuur is boven 0°C
B. al het ijs smelt en de temperatuur is 0°C
C. Niet al het ijs smelt en de temperatuur is 0°C.
D. De temperatuur van het gehele systeem is lager dan 0°C.
E. Een deel van het water bevriest en de systeemtemperatuur is 0°C.
Discussie
Het is bekend dat:
Massa water (m water ) = 200 gram
Watertemperatuur (Twater ) = 20 ° C
Soortelijke warmte van water (c water ) = 1 cal/g°C
Massa ijs (m es ) = 50 gram
IJstemperatuur (Tes ) = -2 ° C
Soortelijke warmte van ijs (c es ) = 0,5 cal/gr°C
Smeltwarmte van water (L) = 80 cal/gr
Antwoord :
Verwarm het ijs om de temperatuur te verhogen van -2 ° C tot 0 ° C:
Q = mc ΔT
Q = (50 gram)(0,5 cal/gr°C)(0 ° C – (-2 ° C))
Q = (50)(0,5 cal)(2)
Q = 50 calorieën
Verwarm het geheel om al het ijs in water te laten smelten:
Q = m L = (50 gram)(80 cal/gram) = 4000 calorieën
Verwarm al het water om de temperatuur te verlagen van 20 ° C naar 0 ° C:
Q = mc ΔT
Q = (200 gram)(1 cal/gr°C)(0 ° C – (20 ° C))
Q = (200)(1 cal)(-20)
Q = -4000 calorieën
Een positief teken betekent dat er warmte wordt toegevoegd, een negatief teken betekent dat er warmte wordt afgegeven.
De warmte die nodig is om de temperatuur van het ijs tot 0 ° C te verhogen is 50 calorieën, en de warmte die nodig is om al het ijs te smelten is 4000 calorieën. De totale warmte die nodig is om al het ijs te smelten is dus 4050 calorieën. De beschikbare warmte is de warmte die door het water wordt afgegeven, namelijk 4000 calorieën.
Hieruit kan worden geconcludeerd dat de beschikbare warmte niet voldoende is om al het ijs in water te laten smelten. Het grootste deel van het ijs is wel in water gesmolten, maar een klein deel niet. Dit water en het resterende ijs hebben een temperatuur van 0 ° C.
Het juiste antwoord is C.
10. Een stuk aluminium met een massa van 200 gram en een temperatuur van 20 ° C wordt in een bak met water geplaatst met een massa van 100 gram en een temperatuur van 80 ° C. Als de soortelijke warmte van aluminium 0,22 cal/g °C is en de soortelijke warmte van water 1 cal/g ° C, dan zal de eindtemperatuur van het aluminium ongeveer gelijk zijn aan...
A. 20 ° C
B. 42 ° C
C. 62 ° C
D. 80 ° C
E. 100 ° C
Discussie
Het is bekend dat :
Massa van het aluminium = 200 gram
Aluminiumtemperatuur = 20 ° C
Massa water = 100 gram
Watertemperatuur = 80 ° C
Soortelijke warmte van aluminium = 0,22 cal/g ° C
Soortelijke warmte van water = 1 cal/g ° C
Gevraagd : eindtemperatuur van aluminium
Antwoord :
Het aluminium bevindt zich in het water, dus de uiteindelijke temperatuur van het aluminium is gelijk aan de uiteindelijke temperatuur van het water.
De warmte die vrijkomt door het water met hogere temperatuur (Q vrijgegeven) = de warmte die wordt opgenomen door het aluminium met lagere temperatuur (Q opgenomen)
m water c (ΔT) = m aluminium 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 ° C
Het juiste antwoord is C.
11. Een munt van 50 g met een temperatuur van 85 °C wordt ondergedompeld in 50 g water met een temperatuur van 29,8 °C (soortelijke warmte van water = 1 cal.g⁻¹ . °C⁻¹ ) . Als de eindtemperatuur 37 °C is en de container geen warmte absorbeert, dan is de soortelijke warmte van het metaal...
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
Discussie
Het is bekend dat :
Metaalmassa (m metaal ) = 50 gram
Metaaltemperatuur = 85 ° C
Massa water (m water ) = 50 gram
Watertemperatuur = 29,8 ° C
Soortelijke warmte van water (c water ) = 1 cal.g -1 .°C -1
Eindtemperatuur van het mengsel = 37 ° C
Gevraagd : soortelijke warmte van metaal (c metaal)
Antwoord :
De warmte die vrijkomt bij het metaal met de hogere temperatuur (Q vrijgekomen) = de warmte die wordt opgenomen door het water met de lagere temperatuur (Q opgenomen)
m metaal c (ΔT) = m water 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
Het juiste antwoord is A.
12. Een ijsblokje van 50 gram bij 0 °C wordt ondergedompeld in 200 gram water van 30 °C in een speciale container. Neem aan dat de container geen warmte absorbeert. Als de soortelijke warmte van water 1 cal.g⁻¹ °C⁻¹ is en de smeltwarmte van ijs 80 cal.g⁻¹ , dan is de uiteindelijke temperatuur van het mengsel….
A. 5°C
B. 8°C
C. 11°C
D. 14°C
E. 17°C
Discussie
Het is bekend dat :
Massa ijs (m es ) = 50 gram
IJstemperatuur = 0°C
Massa water (m water ) = 200 gram
Watertemperatuur = 30 ° C
Soortelijke warmte van water (c water ) = 1 cal.g – 1 °C –1
Smeltwarmte van ijs (L ijs ) = 80 cal.g –1
Gevraagd : wat is de eindtemperatuur van het mengsel?
Antwoord :
Schat eerst de uiteindelijke toestand in:
De warmte die water afgeeft om de temperatuur te verlagen van 30 ° C naar 0 ° C:
Q los = m water c water (ΔT) = (200)(1)(30-0) = (200)(30) = 6000
De warmte die nodig is om al het ijs te smelten:
Q smelt = m es L es = (50)(80) = 4000
De warmte die nodig is om al het ijs te smelten bedraagt slechts 4000, terwijl er 6000 beschikbaar is. Hieruit kan worden geconcludeerd dat de uiteindelijke temperatuur van het mengsel boven 0 ° C ligt.
Zwart Principe :
Warmte die door het water wordt afgegeven = warmte die nodig is om al het ijs te smelten + warmte die nodig is om de temperatuur van het ijswater te verhogen
(m water )(c water )(ΔT) = (m es )( L es ) + (m es )(c water )(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 ° C
Het juiste antwoord is B.
Veranderingen in de toestand van de materie
13. De onderstaande grafiek toont het verband tussen temperatuur (T) en de toegevoerde warmte (Q) aan 1 gram vaste stof. De hoeveelheid verdampingswarmte van de vaste stof is…
A. 60 calorieën/gram
B. 70 calorieën/gram
Ongeveer 80 calorieën per gram
D. 90 calorieën/gram
E. 100 calorieën/gram
Discussie:
De verdampingswarmte is de hoeveelheid warmte die 1 gram van een voorwerp absorbeert (of vrijgeeft) om van vloeibare naar gasvormige toestand (of van gas naar vloeibare toestand) te veranderen.
Het is bekend :
Opgenomen of afgegeven warmte: Q = 140 calorieën – 60 calorieën = 80 calorieën
Massa van de vaste stof: m = 1 gram
gevraagd :
Stoomwarmte (Lv) vaste stoffen?
Antwoorden :
Formule voor het bepalen van de warmte van stoom :
Q = m Lv
Omschrijving: Q = geabsorbeerde of afgegeven warmte, m = massa van de stof, Lv = warmte van de stoom
Lv = Q / m
Lv = 80 calorieën / 1 gram
Lv = 80 calorieën/gram
Het juiste antwoord is C.
14. Hieronder staat een grafiek van de warmte versus de temperatuur van 1 kg stoom bij normale druk. Het kookpunt van water is 2256 x 10⁻⁶ °C.3 J/kg en de soortelijke warmte van water is 4,2 x 103 J/kg K, dan is de warmte die vrijkomt bij de omzetting van stoom naar water...
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
Discussie:
Het is bekend :
Stoomwarmte of kookwarmte (Lv) = 2.256 x 103 J/kg
Soortelijke warmte van water (c) = 4200 J/kg K
Massa stoom (m) = 1 kg
gevraagd :
Vrijgekomen warmte (Q) ?
Antwoorden :
Q = m Lv
Q = (1 kg)(2.256 x 103 J/kg)
Q = 2256 x 103 Joule
Q = 2,256 x 106 Joule
Het juiste antwoord is D.
15. De hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur van 2 kg water te verhogen van -2 oC tot 10 oC is… Soortelijke warmte van water = 4.200 J/kg CoDe soortelijke warmte van ijs bedraagt 2.100 J/kg°C.o, smeltwarmte van water (LF) = 334.000 J/kg
A. 760.400 J
B. 750.000 J
C. 668.000 J
D. 600.000 J
E. 540.000 J
Discussie:
Het is bekend :
Massa (m) water = 2 kg
Initiële temperatuur (T) = -2 oC
Eindtemperatuur (T) = 10 oC
Soortelijke warmte van ijs (c es) = 2100 J/kg Co
Soortelijke warmte van water (c water) = 4200 J/kg °Co
smeltwarmte van water (L)F) = 334.000 J/kg
gevraagd :
Geabsorbeerde warmte (Q) ?
Antwoorden :
Temperatuurverandering van -2 oC tot 10 oC doorloopt verschillende fasen.
Fase 1: de ijstemperatuur stijgt van -2 oC tot 0 oC (de temperatuurstijging van het ijs stopt bij het vriespunt van water, dat is 0 oC)
Fase 2: al het ijs smelt (de vaste stof verandert in een vloeibare stof bij het vriespunt van water, wat 0 °C is). oC)
Fase 3, de watertemperatuur stijgt weer vanaf 0 oC tot 10 oC)
Dus vanaf een temperatuur van -2 oC tot 0 oC, water bevindt zich nog steeds in vaste vorm. Bij temperatuur 0 oC, er vindt een overgang plaats van vast naar vloeibaar. Nadat de vaste stof is overgegaan in de vloeibare toestand, stijgt de watertemperatuur weer vanaf 0. oC tot 10 oC.
Q1 = (m)(c es)(delta T) = (2 kg)(2100 J/kg Co)(0 oC – (-2 oC)) = (2)(2100 J)(2) = 8400 J
Q2 = (m)(LF) = (2 kg)(334.000 J/kg) = 668.000 J
Q3 = (m)(c water)(delta T) = (2 kg)(4200 J/kg Co)(10 oC - 0 oC)) = (2)(4200 J)(10) = 84000 J
Opgenomen warmte:
Q = Q1 + Q2 + Q3
Q = 8400 J + 668.000 J + 84000 J
Q = 760.400 Joule
Het juiste antwoord is A.
Bron van de vraag:
Natuurkundevragen voor het nationale eindexamen voor de bovenbouw van het voortgezet onderwijs/beroepsonderwijs.
