Примеры вопросов по температуре и теплоте

15 примеров вопросов о температуре и теплоте

Калибровка термометра

1. Откалиброванный термометр X показывает -30 ^°C для точки замерзания воды и 90 ^°C для точки кипения воды. Температура X, равная 60 ^°C , равна...

А. 20 ^° C

В. 45 ^° C

C. 50 ^° C

Д. 75 ^° С

Е. 80 ^° C

Обсуждение

Известно, что:

Точка замерзания воды по термометру X = -30 ^°

Температура кипения воды по термометру X = 90 ^°

Вопрос: 60 ^° X = … ^° C

Джаваб:

По шкале Фаренгейта точка замерзания воды составляет 32 ^° F, а точка кипения воды — 212 ^° F. Разница между точкой замерзания и точкой кипения воды составляет 212 ^° – 32 ^° = 180 ^°.

По шкале Цельсия точка замерзания воды составляет 0 ^° C, а точка кипения воды — 100 ^° C. Разница между точкой замерзания и точкой кипения воды составляет 100 ^°C – 0 ^°C = 100 ^°C.

По шкале X точка замерзания воды составляет -30 ^° C, а точка кипения воды — 90 ^° C. Разница между точкой замерзания и точкой кипения воды составляет 90 ^° – (-30 ^°C ) = 90 ° ^C + 30 ^°C = 120 ^°C.

Преобразование шкалы X в шкалу Цельсия:

Правильный ответ — D.

Пемуайян

2. Металлический стержень нагревается до температуры 80 ^° C, и его длина становится 115 см. Если коэффициент линейного расширения металла равен 3· ^{10⁻³ °} C⁻¹ ^, а начальная температура металла составляет 30 ^° C, то начальная длина металла равна…

A. 100 см

B. 101,5 см

C. 102 см

Д. 102,5 см

Е. 103 см

Обсуждение

Известно, что:

Начальная температура (T ₁ ) = 30 ^° C

Конечная температура (T₂ ₎ = 80 ^° C

Изменение температуры (ΔT) = 80 ^° C – 30 ^° C = 50 ^° C

Коэффициент линейного расширения металла (α) = 3.10 ^{-3 °} C ^-1

Конечная длина металла (L) = 115 см

Требуется: начальная длина металла (L _o )

Джаваб:

Формула расширения по длине:

Правильный ответ — А.

3. Первоначальная длина латунного стержня составляет 40 см. При нагревании до температуры 80 ^° C его длина увеличивается до 40,04 см. Если коэффициент линейного расширения латуни равен 2,0 × 10⁻⁵ ^{° C⁻¹} , ^то начальная температура латунного стержня равна…

А. 20 ^° C

В. 22 ^° C

C. 25 ^° C

Д. 30 ^° С

Е. 50 ^° C

Обсуждение

Известно, что:

Конечная температура (T₂ ₎ = 80 ^° C

Начальная длина (L _o ) = 40 см

Конечная длина (L) = 40,04 см

Увеличение длины (ΔL) = 40,04 см – 40 см = 0,04 см

Коэффициент линейного расширения латуни (α) = 2,0 ^{× 10⁻⁵ °} C⁻¹

Вопрос: Начальная температура (T ₁ )

Джаваб:

Формула расширения металла:

0,04 = (2,0 x 10⁻⁵ ⁾ (40)(80 – T ₁ )

0,04 = (80 x 10⁻⁵ ⁾ (80 – _T₁ )

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

Правильный ответ — D.

Передача тепла путем теплопроводности

4. Металлические стержни одинакового размера, но изготовленные из разных металлов, соединены, как показано на рисунке ниже. Если теплопроводность металла I в 4 раза выше теплопроводности металла II, то температура в месте соединения двух металлов равна…

45⁰ C

В. 40 ⁰ ​​С

С. 35 ⁰ С

Д. 30 ⁰ С

Е. 25 ⁰ С

Обсуждение

Известно, что:

Одинаковый размер стебля

Теплопроводность металла I = 4 кОм

Теплопроводность металла II = k

Температура металлического наконечника I = 50 ⁰ °C

Температура металлического наконечника II = 0 ^° C

Вопрос: Температура в месте соединения двух металлов

Джаваб:

Формула для расчета скорости теплопередачи путем проводимости:

Описание: Q/t = скорость теплопередачи, k = теплопроводность, A = площадь поверхности, T1 _- T2 ₌ изменение температуры, l = длина стержня.

Температура на граничной плоскости P и Q:

Два металлических стержня А и В имеют одинаковый размер, поэтому площадь поверхности (А) и длина (l) стержней исключаются из уравнения.

Правильный ответ — B.

5. Обратите внимание на следующее утверждение!

(1) Проводимость металла

(2) Разница температур между металлическими концами

(3) Длина металла

(4) Масса металла

Факторы, определяющие скорость распространения тепла в металле, следующие...

А. (1), (2) и (3)

Б. (1) и (4)

С. (2) и (4)

Д. (3) и (4)

Е. (4) только

Обсуждение

Исходя из формулы скорости теплопередачи путем проводимости, факторами, определяющими скорость теплопередачи, являются теплопроводность металла (k), разность температур между концами металла (T) и длина металла (l). Масса металла не оказывает влияния.

Правильный ответ — А.

6. Два стержня PQ одинакового размера, но изготовленные из разных типов металла, соединены, как показано на рисунке ниже. Если коэффициент теплопроводности P вдвое больше коэффициента теплопроводности Q, то температура на границе между P и Q равна...

А. 84 ° С

Б. 78 ° С

С. 72 XNUMX ° С

D. 70 ° C

E. 90°C

Обсуждение

Известно, что:

Шатуны PQ имеют одинаковый размер.

Коэффициент теплопроводности металла P (k _P ) = 2k

Коэффициент теплопроводности металла Q (k _Q ) = k

Вопрос: Температура на пограничной плоскости P и Q

Джаваб:

Формула для расчета скорости теплопередачи путем проводимости:

Описание: Q/t = скорость теплопередачи, k = теплопроводность, A = площадь поверхности, T1 _- T2 ₌ изменение температуры, l = длина стержня.

Температура на граничной плоскости P и Q:

Стержни PQ имеют одинаковый размер, поэтому A и l исключаются из уравнения.

Правильного ответа нет.

Изменение формы

7. 1 кг льда при температуре 0 ^° C смешивают с 0,5 кг воды при температуре 0 ^° C, затем...

А. часть воды замерзает

Б. часть льда тает

C. весь лед растаял

D. вся вода замерзает

Е. масса льда в воде остается постоянной.

Обсуждение

Слово «лед» обозначает воду в твердом состоянии, а слово «вода» — воду в жидком состоянии.

При 0 ^° C лед переходит из твердого состояния в жидкое. Для этого изменения состояния лед должен поглотить тепло. Лед смешан с водой, поэтому лед должен поглощать тепло от воды. Однако вода также находится при температуре 0 ^° C, поэтому лед не может поглощать тепло. Следовательно, масса льда в воде остается постоянной.

Правильный ответ — Е.

Принцип Блэка

8. В железный сосуд массой 200 граммов помещают 100 граммов масла при температуре 20 ^° C. В сосуд помещают 50 граммов железа при температуре 75 ^° C. Если температура сосуда повышается на 5 ^° C, а удельная теплоемкость масла равна 0,43 кал/г ^° C, то удельная теплоемкость железа равна...

А. 0,143 кал/ ^г С

B. 0,098 кал/ ^г C

С. 0,084 кал/ ^г С

D. 0,075 кал/г ^° C

Е. 0,064 кал/г ^° C

Обсуждение

Известно, что:

Масса железного сосуда (м) = 200 г

Начальная температура железного сосуда (T ₁ ) = 20 ^° C

Масло находится в железном сосуде, поэтому температура масла равна температуре железного сосуда.

Конечная температура железного сосуда (T₂ ₎ = 20 ^° C + 5 ^° C = 25 ^° C

Масса масла (м) = 100 грамм

Удельная теплоемкость масла (c масла) = 0,43 кал/г ^° C

Начальная температура масла (T ₁ ) = 20 ^° C

Масло находится в сосуде, так что оно находится в тепловом равноверии с железным сосудом. Следовательно, если конечная температура железного сосуда составляет 25 ^° C, то и конечная температура масла также составляет 25 ^° C.

Конечная температура масла (T₂ ₎ = 20 ^° C + 5 ^° C = 25 ^° C

Масса железа (m) = 50 грамм

Начальная температура железа (T ₁ ) = 75 ^° C

Железо погружено в масло в сосуде, поэтому железо находится в тепловом равноверии с маслом и сосудом. Следовательно, если конечная температура сосуда составляет 25 ^° C, то и конечная температура железа также составляет 25 ^° C.

Вопрос: Удельная теплоемкость железа (c железа)

Джаваб:

Тепло, выделяемое железом:

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

Тепло, поглощенное железным сосудом:

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

Тепло, поглощаемое маслом:

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

Принцип Блэка гласит, что в замкнутой, изолированной системе тепло, выделяемое объектом с высокой температурой, поглощается объектом с низкой температурой.

Высвободившееся Q = Поглощенное Q

2500c = 1000c + 215

2500c – 1000c = 215

1500c = 215

c = 215/1500

c = 0,143 кал/г ^° C

Правильный ответ — А.

9. Стакан, содержащий 200 грамм воды при температуре 20°C, заполняется 50 граммами льда при температуре -2°C. Если между водой и льдом происходит только теплообмен, то после достижения равновесия будет получено следующее: (c воды = 1 кал/г°C; c _льда = 0,5 кал/г°C; L = 80 кал/г)

А. Весь лед тает, и температура поднимается выше 0°C.

Б. Весь лед тает, и температура становится 0°C.

C. Не весь лед растает, и температура составит 0°C.

D. Температура всей системы ниже 0 °C

Е. Часть воды замерзает, и температура системы составляет 0°C.

Обсуждение

Известно, что:

Масса воды (m _воды ) = 200 грамм

Температура воды (T _воды ) = 20 ^° C

Удельная теплоемкость воды (°C _воды ) = 1 кал/г°C

Масса льда (м³ _/с ) = 50 грамм

Температура льда (T _es ) = -2 ^° C

Удельная теплоемкость льда (° _C ) = 0,5 кал/г°C

Теплота плавления воды (л) = 80 кал/г

Джаваб:

Нагрев, необходимый для повышения температуры льда с -2 ^° C до 0 ^° C:

Q = мс ΔT

Q = (50 грамм)(0,5 кал/г°C)(0 ^° C – (-2 ^° C))

Q = (50)(0,5 кал)(2)

Q = 50 калорий

Нагрейте, чтобы растопить весь лед и превратить его в воду:

Q = m L = (50 грамм)(80 кал/грамм) = 4000 калорий

Нагрев для понижения температуры всей воды с 20 ^° C до 0 ^° C:

Q = мс ΔT

Q = (200 грамм)(1 кал/г°C)(0 ^° C – (20 ^° C))

Q = (200)(1 кал)(-20)

Q = -4000 калорий

Положительный знак означает, что тепло добавляется, отрицательный знак означает, что тепло выделяется.

Для повышения температуры льда до 0 ^° C требуется 50 калорий тепла, а для полного таяния льда — 4000 калорий тепла. Следовательно, общее количество тепла, необходимое для полного таяния льда, составляет 4050 калорий. Доступное тепло — это тепло, выделяемое водой, которое составляет 4000 калорий.

Можно сделать вывод, что имеющегося тепла недостаточно для того, чтобы растопить весь лед и превратить его в воду. Большая часть льда растаяла и превратилась в воду, но небольшая часть осталась. Эта вода и оставшийся лед находятся при температуре 0 ^° C.

Правильный ответ — C.

10. Кусок алюминия массой 200 грамм при температуре 20 ^° C помещают в сосуд с водой массой 100 грамм при температуре 80 ^° C. Если удельная теплоемкость алюминия составляет 0,22 кал/г ° ^C , а удельная теплоемкость воды — 1 кал/г ^° C, то конечная температура алюминия будет близка к...

А. 20 ^° C

В. 42 ^° C

62 ^° C

Д. 80 ^° С

Е. 100 ^° C

Обсуждение

Известно, что :

Масса алюминия = 200 грамм

Температура алюминия = 20 ^° C

Масса воды = 100 грамм

Температура воды = 80 ^° C

Удельная теплоемкость алюминия = 0,22 кал/г ^° C

Удельная теплоемкость воды = 1 кал/г ^° C

Вопрос : конечная температура алюминия

Отвечать :

Алюминий находится в воде, поэтому конечная температура алюминия равна конечной температуре воды.

Тепло, выделяемое водой с более высокой температурой (выделенное Q), равно теплу, поглощаемому алюминием с более низкой температурой (поглощенное Q).

m _воды c (ΔT) = m _{алюминия} c (ΔT)

(100)(1)(80 – T) = (200)(0,22)(T – 20)

(100)(80 – T) = (44)(T – 20)

8000 – 100Т = 44Т – 880

8000 + 880 = 44T + 100T

8880 = 144Т

T = 62 ^° C

Правильный ответ — C.

11. Монета массой 50 г при температуре 85 °C погружается в 50 г воды при температуре 29,8 °C (удельная теплоемкость воды = 1 кал· ^г⁻¹ ·°C⁻¹ ⁾ . Если конечная температура составляет 37 °C, и емкость не поглощает тепло, то удельная теплоемкость металла равна…

А. 0,15 кал·г⁻¹ ^· ° ^C⁻¹

B. 0,30 кал.г ^-1 .°C ^-1

C. 1,50 кал.г ^-1 .°C ^-1

D. 4,8 кал.г ^-1 .°C ^-1

Е. 7,2 кал.г⁻¹ ^. ° ^C⁻¹

Обсуждение

Известно, что :

Масса металла (m _{металла} ) = 50 грамм

Температура металла = 85 ^° C

Масса воды (m _воды ) = 50 грамм

Температура воды = 29,8 ^° C

Удельная теплоемкость воды (°C _воды ) = 1 кал·г⁻¹ ^· ° ^C⁻¹

Конечная температура смеси = 37 ^° C

Вопрос : удельная теплоемкость металла (c металла)

Отвечать :

Количество тепла, выделяемого металлом с более высокой температурой (выделенное Q), равно количеству тепла, поглощаемого водой с более низкой температурой (поглощенное Q).

m _{металла} c (ΔT) = m _воды c (ΔT)

(50)(c)(85 – 37) = (50)(1)(37 – 29,8)

(c)(85 – 37) = (1)(37 – 29,8)

48 с = 7,2

c = 0,15 кал·г⁻¹ ^· ° ^C⁻¹

Правильный ответ — А.

12. Кубик льда массой 50 грамм при температуре 0 °C погружают в 200 грамм воды при температуре 30 °C, помещенной в специальный контейнер. Предположим, что контейнер не поглощает тепло. Если удельная теплоемкость воды составляет 1 кал·г⁻¹ ^· °C⁻¹ ^, а теплота плавления льда — 80 кал· ^г⁻¹ , то конечная температура смеси равна…

А. 5 ° С

Б. 8 ° С

С. 11 XNUMX ° С

D. 14 ° C

E. 17°C

Обсуждение

Известно, что :

Масса льда (м³ _/с ) = 50 грамм

Температура льда = 0°C

Масса воды (m _воды ) = 200 грамм

Температура воды = 30 ^° C

Удельная теплоемкость воды (°C _воды ) = 1 кал·г⁻¹ ^{– 1} ° ^C⁻¹

Теплота плавления льда (л _льда ) = 80 кал· ^г⁻¹

Вопрос : конечная температура смеси

Отвечать :

Сначала оцените конечное состояние:

Количество тепла, выделяемого водой для понижения её температуры с 30 ^° C до 0 ^° C:

Q _рыхлая = m _вода c _вода (ΔT) = (200)(1)(30-0) = (200)(30) = 6000

Количество тепла, необходимое для растопления всего льда:

Q _плав = м _ес L _ес = (50)(80) = 4000

Для растопления всего льда потребовалось всего 4000 единиц тепла, тогда как доступное количество тепла составляет 6000. Можно сделать вывод, что конечная температура смеси превышает 0 ^° C.

Принцип Блэка :

Тепло, выделяемое водой, равно: тепло, необходимое для растапливания всего льда, + тепло, необходимое для повышения температуры ледяной воды.

(m _воды )(c _воды )(ΔT) = (m _es )(L _es ) + (m _es )(c _воды )(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 = 250Т

Т = 2000/250

T = 8 ^° C

Правильный ответ — B.

Изменения агрегатного состояния вещества

13. На графике ниже показана зависимость температуры (T) от количества теплоты (Q), приложенной к 1 грамму твердого вещества. Количество теплоты испарения твердого вещества составляет…
А. 60 калорий/грамм
В. 70 калорий/грамм
С. 80 калорий/грамм
D. 90 калорий/грамм
Е. 100 калорий/грамм
Пембахасан:Теплота испарения — это количество теплоты, поглощаемое (или выделяемое) 1 граммом объекта при изменении его состояния из жидкости в газ (или из газа в жидкость).
Известен :
Поглощенное или выделенное тепло: Q = 140 калорий – 60 калорий = 80 калорий
Масса твердого вещества: m = 1 грамм
Задан вопрос :
Паровой нагрев (л)_v) твердые вещества?
Джаваб :
Формула для определения теплоты пара :
Q = m L_v
Описание: Q = поглощенное или выделенное тепло, m = масса вещества, л_v = теплота пара
L_v = Q / м
L_v = 80 калорий / 1 грамм
L_v = 80 калорий/грамм
Правильный ответ — C.

14. Ниже представлен график зависимости теплоты от температуры 1 кг пара при нормальном давлении. Температура кипения воды составляет 2256 × 10⁻⁶.³ Дж/кг, а удельная теплоемкость воды составляет 4,2 х 10⁻³.³ Дж/кг·К, тогда количество теплоты, выделяющейся при переходе от пара к воде, равно…
А. 4,50 × 10³ Джоуль
Б. 5,20 × 10³ Джоуль
С. 2,00 × 10⁶ Джоуль
Д. 2,26 × 10⁶ Джоуль
Е. 4,40 × 10⁶ Джоуль

Пембахасан:
Известен :
Нагрев паром или кипящий нагрев (л)_v) = 2.256 х 10³ Дж / кг
Удельная теплоемкость воды (c) = 4200 Дж/кг·К
Масса пара (м) = 1 кг
Задан вопрос :
Выделенное тепло (Q) ?
Джаваб :
Q = m L_v
Q = (1 кг)(2.256 x 10³ Дж/кг)
Q = 2256 x 10³ Джоуль
Q = 2,256 x 10⁶ Джоуль
Правильный ответ — D.

15. Количество теплоты, поглощенное для повышения температуры 2 кг воды с -2°C. ^oC до 10 ^oC — это… Удельная теплоемкость воды = 4.200 Дж/кг C^oУдельная теплоемкость льда = 2.100 Дж/кг °C^oтеплота плавления воды (л)_F) = 334 000 Дж/кг
А. 760.400 Дж
Б. 750.000 Дж
С. 668.000 Дж
Д. 600.000 Дж
Е. 540.000 Дж
Пембахасан:
Известен :
Масса (m) воды = 2 кг
Начальная температура (Т) = -2 ^oC
Конечная температура (Т) = 10 ^oC
Удельная теплоемкость льда (°C) = 2100 Дж/кг°C^o
Удельная теплоемкость воды (°C воды) = 4200 Дж/кг°C^o
Теплота плавления воды (л)_F) = 334 000 Дж/кг
Задан вопрос :
Поглощенное тепло (Q) ?
Джаваб :
Изменение температуры от -2 ^oC до 10 ^oПроцесс C проходит несколько этапов.
На первом этапе температура льда повышается с -2°C. ^oC до 0 ^oC (повышение температуры льда прекращается при температуре замерзания воды, которая равна 0) ^oC)
Этап 2: весь лед тает (твердое состояние переходит в жидкое при температуре замерзания воды, которая равна 0). ^oC)
На третьем этапе температура воды снова повышается с 0. ^oC до 10 ^oC)
Итак, при температуре -2 ^oC до 0 ^oВ точке С вода все еще находится в твердом состоянии. При температуре 0 ^oВ случае С происходит переход из твердого состояния в жидкое. После перехода из твердого состояния в жидкое температура воды снова повышается с 0. ^oC до 10 ^oC.
Q₁ = (м)(c es)(дельта Т) = (2 кг)(2100 Дж/кг С)^o) (0 ^oC – (-2 ^oС)) = (2)(2100 Дж)(2) = 8400 Дж
Q₂ = (м)(Л_F) = (2 кг)(334 000 Дж/кг) = 668 000 Дж
Q₃ = (m)(c воды)(дельта Т) = (2 кг)(4200 Дж/кг С)^o) (10 ^oС - 0 ^oС)) = (2)(4200 Дж)(10) = 84000 Дж
Поглощенное тепло:
К = К₁ + Q₂ + Q₃
Q = 8400 Дж + 668 000 Дж + 84 000 Дж
Q = 760.400 Дж
Правильный ответ — А.

Источник вопроса:

Вопросы по физике для национального экзамена в старших классах средней школы/профессионального училища.