Exemple de întrebări despre căldură și schimbări de stare

15 exemple de căldură și schimbări de stare

Discuție despre problemele de căldură

1. Pentru a crește temperatura apei de mare cu 1°C, sunt necesari 3900 Jouli de căldură . Dacă căldura specifică a apei de mare este 3,9 × 10³ ^J /Kg°C, atunci masa apei de mare este…

A. 100 kg

B. 10 kg

C. 1 kg

D. 0,1 kg

Pembahasan

Se știe că:

Schimbare de temperatură ( ΔT ) = 1 ^° C

Căldură (Q) = 3900 Jouli

Căldura specifică a apei de mare (c) = 3,9 x 10³ ^J /Kg°C = 3900 J/Kg°C

Întrebare: Masa apei de mare (m)

Jawab:

Formula de căldură:

Q = mc² Δ T

Descriere: Q = căldură, m = masă, c = căldură specifică, ΔT = variație de temperatură

m = Q / c ΔT = 3900 / (3900)(1) = 3900 / 3900 = 1

Deci masa apei de mare (m) = 1 kilogram

Răspunsul corect este C.

2. Cupru cu o masă de 2 kg la o temperatură de 30°C. Primește 39.000 J de căldură. Dacă căldura specifică a cuprului este de 390 J/kg °C, atunci temperatura finală a cuprului este...

A. 80°C

B. 50°C

C. 30°C

D. 20°C

Pembahasan

Se știe că:

Masă (m) = 2 kg

Temperatura inițială (T1 ₎ = 30 ^° C

Căldură absorbită (Q) = 39.000 Jouli

Căldura specifică (c) a cuprului = 390 J/kg ^° C

Întrebare: Temperatura finală a cuprului ( _T2 )

Jawab:

Formula de căldură:

Q = mc² ΔT

Descriere: Q = căldură, m = masă, c = căldură specifică, ΔT = variație de temperatură

Q = mc² ΔT = mc² ( _T² – _T¹ )

39.000 = (2)( 390)(T² _– 30)

100 = (2)(1)(T² _– 30)

100 = (2)(T² _– 30)

50 = _T2 – 30

T2 = 50 + ₃₀

T2 = 80 _° ^C

Răspunsul corect este A.

3. Pentru a crește temperatura a 5 kg de apă de la 15°C la 40°C, cantitatea de căldură necesară este….

(căldura specifică a apei 4,2 × 10³ ^J /kg°C)

A. 525.000 J

B. 420.000 J

C. 150.000 J

D. 21.000 J

Pembahasan

Se știe că:

Masă (m) = 5 kg

Temperatura inițială (T1 ₎ = 15°C

Temperatura finală (T2 ₎ = 40°C

Căldura specifică a apei (c) = 4,2 × 10³ ^J /kg°C

Întrebare: Căldură (Q)

Jawab:

Formula de căldură:

Q = mc² ΔT

Q = (5 kg)( 4,2 × 10³ ^J /kg°C)(40°C – 15°C)

Q = (5)( 4,2 × 10³ ^J )(25)

Q = 525 x ^10³ J

Q = 525.000 Jouli

Răspunsul corect este A.

4. 2 kg de apă de la o temperatură de 24°C sunt încălzite la 90°C. Dacă căldura specifică este de 4.200 Jouli/kg°C, atunci căldura primită de apă este...

A. 336.000 Joule

B. 259.200 Joule

C. 554.400 Joule

D. 543.600 Joule

Pembahasan

Se știe că:

Masa apei (m) = 2 kg

Temperatura inițială (T1 ₎ = 24°C

Temperatura finală (T2 ₎ = 90°C

Căldura specifică a apei (c) = 4.200 Jouli/kg°C

Întrebare: Căldura (Q) primită de apă este….

Jawab:

Calorii:

Q = mc ΔT

Q = (2 kg)( 4.200 Jouli/kg°C)(90°C – 24°C)

Q = (2 kg)( 4.200 Jouli/kg°C)(66°C)

Q = (132) ( 4.200 Jouli)

Q = 554.400 Jouli

Răspunsul corect este C.

5. Apa cu o masă de 5 grame este încălzită de la 10°C la 40°C. Dacă căldura specifică a apei este de 1 cal/gr°C, cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura apei este...

A. 100 de calorii

B. 150 calorii

C. 200 calorii

D. 400 de calorii

Pembahasan

Se știe că:

Masă (m) = 5 grame

Temperatura inițială (T1 ₎ = 10 ^° C

Temperatura finală (T2 ₎ = 40 ^° C

Căldura specifică a apei (c) = 1 cal/gr°C

Întrebare: Căldura necesară pentru creșterea temperaturii apei

Jawab:

Formula de căldură:

Q = mc² ΔT

Q = (5 grame) ( 1 cal/gr°C) (40 ^° C – 10 ^° C)

Q = (5)( 1 cal)(30)

Q = 150 calorii

Răspunsul corect este B.

6. Cel mai bun conductor termic este...

A. aluminiu

B. mercur

C. fier

D. sticlă

Pembahasan

Dacă un material conduce bine căldura sau nu depinde de tipul de material. Mărimea fizică care indică capacitatea unui material de a conduce căldura se numește conductivitate termică. Cu cât conductivitatea termică este mai mare, cu atât este mai bună capacitatea materialului de a conduce căldura.

Mai jos sunt valorile conductivității termice ale mai multor materiale:

Aluminiu = 200 J/ms ^C₂O

Fier = 40 J/ms ^C₂O

Mercur = 8,30 J/ms ^C₂O

Sticlă = 0,84 J/ms ^C₂O

Pe baza datelor de mai sus, cea mai mare valoare a conductivității termice este aluminiul.

Răspunsul corect este A.

7. 0,2 kg de apă la o temperatură de 25 ^° C sunt încălzite cu o căldură de 42.000 Jouli. Dacă căldura specifică a apei = 4200 J/kg ^° C, atunci temperatura finală a apei este…

A. 100 ^° C

B. 80 ^° C

C. 75 ^° C

D. 50 ^° C

Pembahasan

Toate unitățile de măsură sunt exprimate în unități internaționale, cu excepția unităților de temperatură, care folosesc în continuare grade Celsius, deoarece căldura folosește unitatea de măsură J/kg ^° C.

Se știe că:

Masa apei (m) = 0,2 kg

Căldură (Q) = 42.000 Jouli

Căldura specifică a apei (c) = 4200 J/kg ^° C

Temperatura inițială (T1 ₎ = 25 ^° C

Întrebare: Temperatura finală ( _T2 )

Jawab:

Formula de căldură:

Q = mc² ΔT = mc² ( _T² – _T¹ )

Descrierea formulei:

Q = căldură, m = masă, c = căldură specifică, ΔT = variație de temperatură, T1 ₌ temperatură inițială, T2 ₌ temperatură finală

Temperatura finală a apei este:

Q = mc² ( _T² – _T¹ )

42.000 = (0,2)(4200)(T² _– 25)

42.000 = 840 (T2 _– 25)

42.000 = 840 T² _– 21.000

42.000 + 21.000 = 840 _T²

63.000 = 840 _T²

T2 = 63.000 / ₈₄₀

T2 = 75 _° ^C

Răspunsul corect este C.

Modificări de temperatură și modificări de formă

8. Pe baza graficului, cantitatea de căldură necesară a 5 kg de apă în procesul de la C la D (căldura specifică a apei = 4.200 J/kg ^° C) este…

A. 210.000 J

B. 420.000 J

C. 21.000.000 J

D. 42.000.000 J

Pembahasan

Se știe că:

Masa apei (m) = 5 kg

Căldura specifică a apei (c) = 4200 J/kg ^° C

Temperatura inițială (T1 ₎ = 0 ^° C

Temperatura finală (T2 ₎ = 10 ^° C

Variația temperaturii ( ΔT) = 10 ^° C – 0 ^° C = 10 ^° C

Întrebare: Căldura absorbită (Q)

Jawab:

Formula de căldură:

Q = mc² ΔT = (5 kg)(4200 J/kg ^° C)( 10 ^° C) = (5)(4200 J)( 10° C) = (50)(4200 J) = 210.000 Jouli

Răspunsul corect este A.

9. Priviți graficul din lateral! Cantitatea de căldură necesară pentru a transforma 200 de grame de gheață în procesul A în C, dacă căldura specifică a gheții este de 2100 J/kg ^° C și căldura de topire a gheții este de 336.000 J/kg, este...

A. 4.200 Joule

B. 67.200 Joule

C. 71.400 Joule

D. 75.600 Joule

Pembahasan

Se știe că:

Toate unitățile de măsură trebuie exprimate în Sistemul Internațional de Unități.

Masa gheții (m) = 200 grame = 200/1000 kilograme = 0,2 kilograme

Căldură specifică (c) = 2100 J/kg ^° C

Căldura topirii gheții (L _F ) = 336.000 J/kg

Întrebare: Câtă căldură este necesară în procesul de la A la C?

Jawab:

În procesele de la A la B, căldura este absorbită de gheață pentru a-i crește temperatura de la -10 ^° C la 0 ^° C.

Cantitatea de căldură absorbită în procesul A până la B se calculează folosind formula căldurii:

Q = mc² ΔT

Descrierea formulei: Q = căldură absorbită, m = masa gheții, c = căldura specifică a gheții, ΔT = schimbarea temperaturii

Deci cantitatea de căldură absorbită este:

Q1 = mc⁻¹ ΔT = (0,2)( 2100)(0-(-10) = ₍ 0,2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 Jouli

În procesele B până la C, căldura este absorbită pentru a topi toată gheața în apă. În acest proces, are loc doar o schimbare de stare, dar nu se produce nicio modificare a temperaturii. Temperatura gheții și a apei rămâne la 0 ^° C.

Cantitatea de căldură absorbită în procesul B până la C se calculează folosind formula căldurii:

Q2 = m L _F = (0,2 kg) ( 336.000 J _/ kg) = 67200 Jouli

Cantitatea de căldură absorbită în procesul A până la C:

Q = _Q1 + Q2 ₌ 4200 Jouli + 67200 Jouli = 71400 Jouli

Răspunsul corect este C.

10. Priviți următorul grafic cu rezultatele experimentale!

Dacă se încălzesc 2 kg de apă, iar căldura vaporilor de apă = 2,27 x 10⁶ ^J /kg, căldura specifică a apei = 4.200 J/kg ^° C și presiunea aerului este de 1 atmosferă, atunci cantitatea de căldură necesară pentru procesul de la B la C este...

A. 3.360 kilojoule

B. 4.540 kilojoule

C. 4.876 kilojoule

D. 5.212 kilojoule

Pembahasan

Se știe că:

Masa apei (m) = 2 kg

Căldura vaporilor de apă (L _V ) = 2,27 x 10⁶ ^J /kg

Căldura specifică a apei (c) = 4.200 J/kg ^° C

Întrebare: Cantitatea de căldură absorbită pentru procesul de la B la C.

Jawab:

În procesele de la A la B, căldura absorbită de apă este utilizată pentru a crește temperatura apei de la 60 ^° C la 100 ^° C. La o presiune a aerului de 1 atmosferă, temperatura de fierbere a apei este de 100 ^° C, iar după atingerea unei temperaturi de 100 ^° C, apa nu mai suferă alte modificări de temperatură, ci trece din stare lichidă în stare gazoasă.

În procesele B până la C, căldura absorbită este utilizată pentru a evapora toată apa în gaz. Cantitatea de căldură absorbită se calculează folosind formula:

Q = m L _V = (2 kg)(2,27 x 10⁶ ^J /kg) = 4,54 x 10⁶ ^Jouli = 4540 x 10⁶ ^Jouli = 4540 kilo Jouli

Răspunsul corect este B.

11.

Acordați atenție următorului grafic
Gheața cu o masă de 50 de grame este încălzită de la -5^oC în apă la o temperatură de 60^oapă C. Dacă căldura de topire a gheții = 80 cal/gram, căldura specifică a gheții = 0,5 cal/gram ^oC, căldura specifică a apei = 1 cal/gram ^oC, atunci cantitatea de căldură necesară în timpul procesului de la C la D este….

A. 125 de calorii
B. 3.000 calorii
C. 4.000 calorii
D. 7.125 de calorii

Pembahasan

Se știe că:
Masa gheții (m²) = 50 grame
Temperatura gheții (T es) = -5 ^oC
Căldura specifică a gheții (c es) = 0,5 cal/gram ^oC
Căldura topirii gheții (L gheață) = 80 cal/gram
Temperatura apei (T apă) = 60 ^oC
Căldura specifică a apei (c apă) = 1 cal/gram ^oC
Întrebare: Cantitatea de căldură din procesul de la C la D
Jawab:

În procesul A până la B, temperatura gheții se modifică de la -5 ^oC devine 0 ^oC
În procesele B până la C, toată gheața se transformă în apă (solidul se transformă în lichid). În acest proces, temperatura nu se modifică.
În procesul C până la D, temperatura apei se modifică de la 0 ^oC devine 60 ^oC

Căldura necesară în procesul A până la B:
Q = mc ΔT
Q = (m_es)(c_es)(0 – T_es)
Q = (50)(0,5)(0-(-5)) = (50)(0,5)(5) = 125 calorii
Căldura necesară în procesele B până la C:
Q = m L
Q = m_es L_es
Q = (50)(80) = 4000 calorii
Căldura necesară în procesul de la C la D:
Q = mc ΔT
Q = (m_aer)(c_aer)(T_aer - 0)
Q = (50)(1)(60-0) = (50)(1)(60) = 3000 de calorii

Căldura necesară în procesele de la A la D:
Q = 125 + 4000 + 3000
Q = 7125 calorii

Autorul calculează cantitatea de căldură necesară pentru fiecare proces pentru a vă ajuta să înțelegeți cum să rezolvați acest tip de problemă. Întrebarea este căldura necesară pentru procesul de la C la D.

Răspunsul corect este B.

12.

Pe baza graficului de lângă numărul de caloric 3 kg de gheață sunt necesare în procesul ABC este… (căldură specifică es = 2.100 J/kg^oC, căldură de fuziune (es = 336.000 J/kg)

A. 630 kJ
B. 819 kJ
C. 1071 kJ
D. 3276 kJ

Pembahasan

Graficul de mai sus ilustrează procesul de schimbare a stării gheții în apă.
În procesul AB, căldura este utilizată pentru a crește temperatura gheții de la -10^oC la 0^oC.
Q = mc (delta T)
Q = (3)(2100)(0-(-10)) = (3)(2100)(10) = 63.000 Jouli = 63 kJ (kj = kilo Jouli)
În procesul BC, căldura este folosită pentru a topi toată gheața în apă. În acest proces, temperatura gheții nu se modifică.
Q = m L_F
Q = (3)(336.000) = 1.008.000 Jouli
Cantitatea de căldură necesară pentru gheață în procesul ABC este:
63 kJ + 1.008 kJ = 1071 kJ
Răspunsul corect este C.

13.

Acordați atenție graficului de încălzire a 500 de grame de gheață la o temperatură de -10^oC sub! Dacă căldura specifică a gheții este de 2100 J/kg^oC, căldura specifică a apei 4.200 J/kg^oC, iar căldura de topire a gheții este de 336.000 J/kg. Câtă căldură este necesară pentru procesul de BCD?

A. 31.500 J
B. 63.000 J
C. 168.000 J
D. 231.000 J

Pembahasan
Masa gheții este exprimată în grame, așa că trebuie convertită în kilograme (unități internaționale). 500 de grame = 0,5 kg.
În procesul BC, căldura este folosită pentru a topi toată gheața în apă.
Q = m L_F
Q = (0,5)(336.000) = 168.000 Jouli
În procesul CD, căldura este utilizată pentru a crește temperatura apei de la 0^oC la 30^oC
Q = mc (delta T)
Q = (0,5)(4200)(30-0) = (0,5)(4200)(30) = 63.000 Jouli
Cantitatea de căldură necesară pentru gheață în procesul BCD:
168.000 Jouli + 63.000 Jouli = 231.000 Jouli
Răspunsul corect este D.

14.
Uitați-vă la graficul de încălzire pentru 1 kg de gheață de mai jos! Dacă căldura specifică a gheții este de 2.100 J/kg^oC, căldura de topire a gheții este de 336.000 J/kg, iar căldura specifică a apei este de 4.200 J/kg^oC, atunci căldura necesară în procesul de PQR este…
A. 10.500 J
B. 21.000 J
C. 336.000 J
D. 346.500 J
Pembahasan
În procesul PQ, căldura este utilizată pentru a crește temperatura gheții de la -5 grade.^oC la 0^oC
Q = mc (delta T)
Q = (1)(2100)(0-(-5)) = (1)(2100)(5) = 10.500 Jouli
În procesul QR, căldura este folosită pentru a topi toată gheața în apă.
Q = m L_F
Q = (1)(336.000) = 336.000 Jouli
Cantitatea de căldură necesară pentru gheață în procesul PQR este:
10.500 Jouli + 336.000 Jouli = 346.500 Jouli
Răspunsul corect este D.

15. Uitați-vă la graficul de încălzire pentru 1 kg de gheață de mai jos!

Dacă căldura specifică a gheții este de 2.100 J/kg ^° C, căldura de topire a gheții este de 336.000 J/kg, iar căldura specifică a apei este de 4.200 J/kg ^° C, atunci căldura necesară în procesul de PQR este…

A. 10.500 J

B. 21.000 J

C. 336.000 J

D. 346.500 J

Pembahasan

Se știe că:

Masa gheții = 1 kg

Căldura topirii gheții (L _F ) = 336.000 J/kg

Căldura specifică a gheții (c es) = 2.100 J/kg ^° C

Căldura specifică a apei (c apă) = 4.200 J/kg ^° C

Întrebare: Căldura necesară în procesul PQR

Jawab:

În procesul P către Q, căldura este utilizată pentru a crește temperatura gheții de la -5 ^° C la 0 ^° C. Căldura se calculează folosind formula: Q = mc⁻¹ ΔT, unde Q = căldură, m = masa gheții, c = căldura specifică a gheții, ΔT = schimbarea temperaturii de la -5 ^° C la 0 ^° C.

Căldura necesară în procesul de la P la Q:

Q = mc ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 Jouli

În procesul Q către R, căldura este utilizată pentru a topi toată gheața în apă. În acest proces, temperatura nu se modifică. Căldura se calculează folosind formula: Q = m L _F , unde Q = căldură, m = masa gheții, L _F = căldura de topire a gheții.

Căldura necesară în procesul Q către R:

Q = m L _F = (1)(336.000) = 336.000 Jouli

Calorii totale:

10500 + 336.000 = 346.500 Jouli

Răspunsul corect este D.

Sursa întrebării:

Întrebări pentru examenul național de științe pentru gimnaziu/gimnaziu islamic