Exemple de întrebări despre temperatură și căldură

15 exemple de întrebări despre temperatură și căldură

Calibrarea termometrului

1. Un termometru calibrat X arată -30 ^°C pentru punctul de îngheț al apei și 90 ^°C pentru punctul de fierbere al apei. O temperatură de 60 ^°C pentru X este egală cu...

A. 20 ^° C

B. 45 ^° C

C. 50 ^° C

D. 75 ^° C

E. 80 ^° C

Pembahasan

Se știe că:

Punctul de îngheț al apei pe termometru X = -30 ^°

Punctul de fierbere al apei pe termometru X = 90 ^°C

Întrebare: 60 ^° X = … ^° C

Jawab:

Pe scara Fahrenheit, punctul de îngheț al apei este 32 ^° F, iar punctul de fierbere al apei este 212 ^° F. Între punctul de îngheț și punctul de fierbere al apei există o diferență de 212 ^° – 32 ^° = 180 ^°.

Pe scara Celsius, punctul de îngheț al apei este 0 ^° C, iar punctul de fierbere al apei este 100 ^° C. Între punctul de îngheț și punctul de fierbere al apei există o diferență de 100 ^° – 0 ^° = 100 ^°.

Pe scara X, punctul de îngheț al apei este -30 ^° X, iar punctul de fierbere al apei este 90 ^° X. Între punctul de îngheț și punctul de fierbere al apei există o diferență de 90 ^° – (-30 ^° ) = 90 ^° + 30 ^° = 120 ^°.

Conversia scalei X în scală Celsius:

Răspunsul corect este D.

Pemuaian

2. O bară metalică este încălzită la o temperatură de 80 ^{° C ,} iar lungimea sa devine 115 cm. Dacă coeficientul de dilatare liniară al metalului este 3.10⁻³ ^{° C⁻¹} și temperatura inițială a metalului este de 30 ^° C, atunci lungimea inițială a metalului este….

A. 100 cm

B. 101,5 cm

C. 102 cm

d.102,5cm

E. 103 cm

Pembahasan

Se știe că:

Temperatura inițială (T1 ₎ = 30 ^° C

Temperatura finală (T2 ₎ = 80 ^° C

Schimbare de temperatură (ΔT) = 80 ^° C – 30 ^° C = 50 ^° C

Coeficientul de dilatare liniară al metalului (α) ^{= 3.10⁻³ °} C⁻¹

Lungimea finală a metalului (L) = 115 cm

Lungimea inițială dorită a metalului (L _o )

Jawab:

Formula de expansiune a lungimii:

Răspunsul corect este A.

3. O tijă de alamă are inițial 40 cm lungime. Când este încălzită la o temperatură de 80 ^° C, lungimea sa devine 40,04 cm. Dacă coeficientul de dilatare liniară al alamei este 2,0 x 10⁻⁵ ^{° C⁻¹} , ^atunci temperatura inițială a tijei de alamă este….

A. 20 ^° C

B. 22 ^° C

C. 25 ^° C

D. 30 ^° C

E. 50 ^° C

Pembahasan

Se știe că:

Temperatura finală (T2 ₎ = 80 ^° C

Lungimea inițială (L _o ) = 40 cm

Lungime finală (L) = 40,04 cm

Creștere în lungime (ΔL) = 40,04 cm – 40 cm = 0,04 cm

Coeficientul de dilatare liniară al alamei (α) = 2,0 ^{x 10⁻⁵ °} C⁻¹

Întrebare: Temperatura inițială ( _T1 )

Jawab:

Formula de expansiune a metalului:

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 _° ^C

Răspunsul corect este D.

Transfer de căldură prin conducție

4. Tije metalice de aceeași dimensiune, dar fabricate din metale diferite, sunt unite așa cum se arată în imaginea de mai jos. Dacă conductivitatea termică a metalului I este de 4 ori mai mare decât conductivitatea metalului II, atunci temperatura la joncțiunea celor două metale este…

A. 45⁰ C

B. 40 ^° C

35 ^° C

D. 30 ^° C

E. 25 ^° C

Pembahasan

Se știe că:

Aceeași dimensiune a tulpinii

Conductivitatea termică a metalului I = 4k

Conductivitatea termică a metalului II = k

Temperatura vârfului metalic I = 50 ^° C

Temperatura vârfului metalic II = 0 ^° C

Întrebare: Temperatura la joncțiunea celor două metale

Jawab:

Formula pentru rata de transfer de căldură prin conducție:

Descriere: Q/t = rata de transfer de căldură, k = conductivitatea termică, A = aria suprafeței, T1 _- T2 ₌ variația de temperatură, l = lungimea tijei

Temperatura la planul limită P și Q:

Două tije metalice A și B au aceeași dimensiune, deci aria suprafeței (A) și lungimea (l) tijelor sunt eliminate din ecuație.

Răspunsul corect este B.

5. Acordați atenție următoarei afirmații!

(1) Conductivitatea metalelor

(2) Diferența de temperatură dintre capetele metalice

(3) Lungimea metalului

(4) Masă metalică

Factorii care determină viteza de propagare a căldurii în metal sunt...

A. (1), (2) și (3)

B. (1) și (4)

C. (2) și (4)

D. (3) și (4)

Numai E. (4)

Pembahasan

Conform formulei pentru rata de transfer de căldură prin conducție, factorii care determină rata de transfer de căldură sunt conductivitatea metalului (k), diferența de temperatură dintre capetele metalului (T) și lungimea metalului (l). Masa metalului nu are niciun efect.

Răspunsul corect este A.

6. Două tije PQ de aceeași dimensiune, dar din tipuri diferite de metal, sunt atașate așa cum se arată în figura de mai jos. Dacă coeficientul de conducție termică P este dublu față de coeficientul de conducție termică Q, atunci temperatura la limita dintre P și Q este...

A. 84°C

B. 78°C

C. 72°C

D. 70°C

E. 90°C

Pembahasan

Se știe că:

Lansetele PQ au aceeași dimensiune.

Coeficientul de conducție termică al metalului P (kP ₎ = 2k

Coeficientul de conducție termică al metalului Q (k _Q ) = k

Întrebare: Temperatura la planul limită P și Q

Jawab:

Formula pentru rata de transfer de căldură prin conducție:

Descriere: Q/t = rata de transfer de căldură, k = conductivitatea termică, A = aria suprafeței, T1 _- T2 ₌ variația de temperatură, l = lungimea tijei

Temperatura la planul limită P și Q:

Tijele PQ au aceeași dimensiune, deci A și l sunt eliminate din ecuație.

Nu există un răspuns corect.

Schimbare de formă

7. 1 kg de gheață la temperatura de 0 ^° C se amestecă cu 0,5 kg de apă la temperatura de 0 ^° C, apoi...

A. o parte din apă îngheață

B. o parte din gheață se topește

C. toată gheața se topește

D. toată apa îngheață

E. masa gheții în apă rămâne constantă

Pembahasan

Cuvântul gheață indică apa în formă solidă, în timp ce cuvântul apă indică apa în formă lichidă.

La 0 ^° C, gheața se transformă din solid în lichid. Pentru această schimbare de stare, gheața trebuie să absoarbă căldură. Gheața este amestecată cu apă, deci gheața trebuie să absoarbă căldura din apă. Cu toate acestea, apa este, de asemenea, la 0 ^° C, deci nicio căldură nu poate fi absorbită de gheață. Prin urmare, masa de gheață din apă rămâne constantă.

Răspunsul corect este E.

Principiul Negru

8. Într-un vas de fier cu masa de 200 de grame se află 100 de grame de ulei la o temperatură de 20 ^° C. În vas se pun 50 de grame de fier la o temperatură de 75 ^° C. Dacă temperatura vasului crește cu 5 ^° C și căldura specifică a uleiului = 0,43 cal/g ^° C, atunci căldura specifică a fierului este...

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

Pembahasan

Se știe că:

Masa vasului de fier (m) = 200 gr

Temperatura inițială a vasului de fier (T1 ₎ = 20 ^° C

Uleiul se află în vasul de fier, astfel încât temperatura uleiului este egală cu temperatura vasului de fier.

Temperatura finală a vasului de fier (T2 ₎ = 20 ^° C + 5 ^° C = 25 ^° C

Masa uleiului (m) = 100 grame

Căldura specifică a uleiului (c oil) = 0,43 cal/g ^° C

Temperatura inițială a uleiului (T1 ₎ = 20 ^° C

Uleiul se află într-un vas astfel încât uleiul este în echilibru termic cu vasul de fier. Deci, dacă temperatura finală a vasului de fier este de 25 ^° C, atunci temperatura finală a uleiului este de 25 ^° C.

Temperatura finală a uleiului (T2 ₎ = 20 ^° C + 5 ^° C = 25 ^° C

Masa fierului (m) = 50 grame

Temperatura inițială a fierului (T1 ₎ = 75 ^° C

Fierul este scufundat în ulei într-un vas, deci fierul este în echilibru termic cu uleiul și vasul. Deci, dacă temperatura finală a vasului este de 25 ^° C, atunci temperatura finală a fierului este de 25 ^° C.

Întrebare: Căldura specifică a fierului (c fier)

Jawab:

Căldura eliberată de fier:

Q = mc² ΔT = (50)(c)(75-25) = (50)(c)(50) = 2500c calorii

Căldura absorbită de vasul de fier:

Q = mc² ΔT = (200)(c)(25-20) = (200)(c)(5) = 1000c calorii

Căldura absorbită de ulei:

Q = mc² ΔT = (100)(0,43)(25-20) = (43)(5) = 215 calorii

Principiul lui Black afirmă că într-un sistem închis, izolat, căldura eliberată de un obiect cu temperatură ridicată este absorbită de un obiect cu temperatură scăzută.

Q eliberat = Q absorbit

2500°C = 1000°C + 215

2500°C – 1000°C = 215

1500c = 215

c = 215/1500

c = 0,143 cal/g ^° C

Răspunsul corect este A.

9. Un pahar care conține 200 de grame de apă la o temperatură de 20°C este umplut cu 50 de grame de gheață la o temperatură de -2°C. Dacă are loc doar schimb de căldură între apă și gheață, după ce se realizează echilibrul, se vor obține următoarele: (c apă = 1 cal/gr°C; c _gheață = 0,5 cal/gr°C; L = 80 cal/gr)

A. toată gheața se topește și temperatura este peste 0°C

B. toată gheața se topește și temperatura este de 0°C

C. Nu toată gheața se topește și temperatura este de 0°C

D. temperatura întregului sistem este sub 0°C

E. o parte din apă îngheață și temperatura sistemului este de 0°C

Pembahasan

Se știe că:

Masa apei (m² _apă ) = 200 grame

Temperatura apei (T _apă ) = 20 ^° C

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

Masa gheții (m² _es ) = 50 grame

Temperatura gheții (T _es ) = -2 ^° C

Căldura specifică a gheții (c _es ) = 0,5 cal/gr°C

Căldura apei de topire (L) = 80 cal/gr

Jawab:

Căldură pentru a crește temperatura gheții de la -2 ^° C la 0 ^° C:

Q = mc ΔT

Q = (50 grame)(0,5 cal/gr°C)(0 ^° C – (-2 ^° C))

Q = (50)(0,5 cal)(2)

Q = 50 calorii

Încălzire pentru a topi toată gheața în apă:

Q = m L = (50 grame)(80 cal/gram) = 4000 calorii

Încălzire pentru a scădea temperatura apei de la 20 ^° C la 0 ^° C:

Q = mc ΔT

Q = (200 grame)(1 cal/gr°C)(0 ^° C – (20 ^° C))

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

Q = -4000 calorii

Un semn pozitiv înseamnă că se adaugă căldură, un semn negativ înseamnă căldură eliberată.

Căldura necesară pentru a ridica temperatura gheții la 0 ^° C este de 50 de calorii, iar căldura necesară pentru a topi toată gheața este de 4000 de calorii. Prin urmare, căldura totală necesară pentru a topi toată gheața este de 4050 de calorii. Căldura disponibilă este căldura eliberată de apă, care este de 4000 de calorii.

Se poate concluziona că energia termică disponibilă nu este suficientă pentru a topi toată gheața în apă. Cea mai mare parte a gheții s-a topit în apă, dar o mică parte nu. Această apă și gheața rămasă sunt la 0 ^° C.

Răspunsul corect este C.

10. O bucată de aluminiu cu o masă de 200 de grame și o temperatură de 20 ^° C este introdusă într-un vas cu apă cu o masă de 100 de grame și o temperatură de 80 ^° C. Dacă căldura specifică a aluminiului este de 0,22 cal/g ^° C și căldura specifică a apei este de 1 cal/g ^° C, atunci temperatura finală a aluminiului este apropiată de...

A. 20 ^° C

B. 42 ^° C

C. 62 ^° C

D. 80 ^° C

E. 100 ^° C

Pembahasan

Se știe că :

Masa aluminiului = 200 grame

Temperatura aluminiului = 20 ^° C

Masa apei = 100 grame

Temperatura apei = 80 ^° C

Căldura specifică a aluminiului = 0,22 cal/g ^° C

Căldura specifică a apei = 1 cal/g ^° C

Întrebare : temperatura finală a aluminiului

Răspuns :

Aluminiul este în apă, deci temperatura finală a aluminiului este egală cu temperatura finală a apei.

Căldura eliberată de apa cu temperatură mai ridicată (Q eliberată) = căldura absorbită de aluminiul cu temperatură mai scăzută (Q absorbită)

m _apă c (ΔT) = m _aluminiu 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

Răspunsul corect este C.

11. O monedă de 50 g, aflată la o temperatură de 85 °C, este scufundată în 50 g de apă, aflată la o temperatură de 29,8 °C (căldura specifică a apei = 1 cal·g ^—1 °C ^—1 ). Dacă temperatura finală este de 37 °C și recipientul nu absoarbe căldură, atunci căldura specifică a metalului este…

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

Pembahasan

Se știe că :

Masa metalului (m _metal ) = 50 grame

Temperatura metalului = 85 ^° C

Masa apei (m² _apă ) = 50 grame

Temperatura apei = 29,8 ^° C

Căldura specifică a apei (c _apă ) = 1 cal.g ^-1 °C ^-1

Temperatura finală a amestecului = 37 ^° C

Întrebare : căldura specifică a metalului (c metal)

Răspuns :

Căldura eliberată de metalul cu temperatură mai ridicată (Q eliberată) = căldura absorbită de apa cu temperatură mai scăzută (Q absorbită)

m _metal c (ΔT) = m _apă 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

Răspunsul corect este A.

12. Un cub de gheață de 50 de grame la 0°C este scufundat în 200 de grame de apă la 30°C, plasată într-un recipient special. Presupunem că recipientul nu absoarbe căldură. Dacă căldura specifică a apei este 1 cal.g ^{– 1} °C ^–1 și căldura de topire a gheții este 80 cal.g ^–1 , atunci temperatura finală a amestecului este….

A. 5°C

B. 8°C

C. 11°C

D. 14°C

E. 17°C

Pembahasan

Se știe că :

Masa gheții (m² _es ) = 50 grame

Temperatura gheții = 0°C

Masa apei (m² _apă ) = 200 grame

Temperatura apei = 30 ^° C

Căldura specifică a apei (c _apă ) = 1 cal.g ^{– 1} °C ^–1

Căldura topirii gheții (L _gheață ) = 80 cal.g ^–1

Întrebare : temperatura finală a amestecului

Răspuns :

Mai întâi estimați starea finală:

Căldura eliberată de apă pentru a-i scădea temperatura de la 30 ^° C la 0 ^° C:

Q _liber = m _apă c _apă (ΔT) = (200)(1)(30-0) = (200)(30) = 6000

Căldura necesară pentru topirea întregii gheațe:

Q _topitură = m _es L _es = (50)(80) = 4000

Căldura utilizată pentru topirea întregii gheațe este de numai 4000, în timp ce cantitatea de căldură disponibilă este de 6000. Se poate concluziona că temperatura finală a amestecului este peste 0 ^° C.

Principiul Negru :

Căldura eliberată de apă = căldura pentru topirea întregii gheațe + căldura pentru creșterea temperaturii apei cu gheață

(m _apă )(c _apă )(ΔT) = (m _es )(L _es ) + (m _es )(c _apă )(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

Răspunsul corect este B.

Schimbări în starea materiei

13. Graficul de mai jos prezintă relația dintre temperatura (T) și căldura (Q) aplicată la 1 gram de solid. Cantitatea de căldură de vaporizare a solidului este…
A. 60 calorii/gram
B. 70 calorii/gram
C. 80 calorii/gram
D. 90 calorii/gram
E. 100 calorii/gram
Discuție:Căldura de vaporizare este cantitatea de căldură absorbită (sau eliberată) de 1 gram dintr-un obiect pentru a-și schimba starea din lichid în gaz (sau din gaz în lichid).
Este cunoscut :
Căldură absorbită sau eliberată: Q = 140 calorii – 60 calorii = 80 calorii
Masa solidului: m = 1 gram
Întrebat :
Căldură cu abur (L)_v) solide?
Jawab :
Formula pentru determinarea căldurii aburului :
Q = m L_v
Descriere: Q = căldură absorbită sau eliberată, m = masa substanței, L_v = căldura aburului
L_v = Q / m
L_v = 80 calorii / 1 gram
L_v = 80 calorii/gram
Răspunsul corect este C.

14. Mai jos este un grafic al căldurii în funcție de temperatură pentru 1 kg de abur la presiune normală. Punctul de fierbere al apei este 2256 x 10³ J/kg, iar căldura specifică a apei este de 4,2 x 10³ J/kg K, atunci căldura eliberată în trecerea de la abur la apă este…
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

Discuție:
Este cunoscut :
Căldură cu abur sau căldură clocotită (L_v) = 2.256 x 10³ J/kg
Căldura specifică a apei (c) = 4200 J/kg K
Masa aburului (m) = 1 kg
Întrebat :
Căldură eliberată (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
Răspunsul corect este D.

15. Cantitatea de căldură absorbită pentru a ridica temperatura a 2 kg de apă de la -2 ^oC la 10 ^oC este… Căldura specifică a apei = 4.200 J/kg C^o, căldura specifică a gheții = 2.100 J/kg C^o, căldura de topire a apei (L_F) = 334.000 J/kg
A. 760.400 J
B. 750.000 J
C. 668.000 J
D. 600.000 J
E. 540.000 J
Discuție:
Este cunoscut :
Masa (m) a apei = 2 kg
Temperatura inițială (T) = -2 ^oC
Temperatura finală (T) = 10 ^oC
Căldura specifică a gheții (c es) = 2100 J/kg C^o
Căldura specifică a apei (c apă) = 4200 J/kg C^o
Căldura de topire a apei (L)_F) = 334.000 J/kg
Întrebat :
Căldura absorbită (Q) ?
Jawab :
Schimbare de temperatură de la -2 ^oC la 10 ^oC trece prin mai multe etape.
Etapa 1, temperatura gheții crește de la -2 ^oC la 0 ^oC (creșterea temperaturii gheții se oprește la punctul de îngheț al apei, care este 0 ^oC)
Etapa 2, toată gheața se topește (starea solidă trece în stare lichidă la temperatura punctului de îngheț al apei, care este 0 ^oC)
Etapa 3, temperatura apei crește din nou de la 0 ^oC la 10 ^oC)
Deci, de la o temperatură de -2 ^oC la 0 ^oC, apa este încă în formă solidă. La temperatura 0 ^oC, are loc o trecere de la stare solidă la stare lichidă. După ce starea solidă trece la stare lichidă, temperatura apei crește din nou de la 0 ^oC la 10 ^oC.
Q₁ = (m)(c es)(delta T) = (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 apă)(delta T) = (2 kg)(4200 J/kg C^o) (10 ^oC - 0 ^oC)) = (2)(4200 J)(10) = 84000 J
Căldură absorbită:
Q = Q₁ + Î₂ + Î₃
Q = 8400 J + 668.000 J + 84000 J
Q = 760.400 Jouli
Răspunsul corect este A.

Sursa întrebării:

Întrebări de fizică pentru examenul național de liceu/liceu vocațional