Формула теплоты Изменение состояния Теплопередача

Примеры задач и формулы для изменения состояния вещества, теплопередачи, принципа Блэка.

Теплота плавления

1. Теплота плавления воды составляет 80 кал/грамм. Это означает…

А. Для повышения температуры 1 грамма воды на 1 градус требуется 80 калорий.
В. Для полного превращения 1 грамма воды в пар требуется 80 калорий.
В. Для поддержания температуры 1 грамма воды требуется 80 калорий.
D. Для полного превращения 1 грамма льда в воду требуется 80 калорий.

Обсуждение
Правильный ответ — D.

Изменение формы

2.
Посмотрите на график результатов следующего эксперимента!

2 кг воды при температуре 60^oC испарится. Если теплота испарения водяного пара составляет 2,27 x 10⁻³.⁶ Дж/кг, удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг) ^oC) Если давление воздуха составляет 76 см рт. ст., то количество теплоты, необходимое для процесса BC, равно…

А. 336 килоджоулей
Б. 4540 килоджоулей
C. 4876 килоджоулей
D. 5212 килоджоулей

Обсуждение
Известно, что:
Масса воды (м) = 2 кг
Температура воды (Т) = 60^oC
Теплота водяного пара (л)_V) = 2,27 х 10⁶ Дж / кг
Удельная теплоемкость воды (c) = 4200 Дж/(кг) ^oC)
Давление воздуха (P) = 76 см рт. ст.
Вопрос: Сколько тепла требуется для процесса БК
Джаваб:
Процесс AB = Вода нагревается с температуры 60°C.^oC до 100^oВ. В этом процессе тепло используется для повышения температуры воды. Тепло рассчитывается по формуле: Q = mc ΔT
Процесс BC = Испарение воды. В этом процессе тепло не используется для повышения температуры, а используется для испарения воды. Тепло рассчитывается по формуле: Q = m L_V
Процесс C = Нагревание пара. В этом процессе тепло используется для повышения температуры пара. Тепло рассчитывается по формуле: Q = mc ΔT.
Таким образом, если температура воды изменяется, используется формула теплопроводности Q = mc ΔT, если изменяется форма воды, используется формула теплопроводности Q = m L_V.

Для процесса БК требуется следующее количество тепла:
Q = m L_V
Q = (2 кг)(2,27 x 10⁶ Дж/кг)
Q = 4,54 x 10⁶ Джоуль
Q = 4.540.000 Дж
Q = 4.540 килоджоулей
Правильный ответ — B.

3. Ниже перечислены группы изменений агрегатного состояния, сопровождающихся выделением тепла:
А. Замораживание, конденсация, сублимация
В. Плавление, испарение, кристаллизация
C. Плавление, испарение, конденсация
D. Замораживание, испарение, сублимация
Обсуждение
В целом, существуют два типа изменений состояния вещества: изменения состояния, поглощающие тепло, и изменения состояния, выделяющие/выделяющие тепло.
При изменении состояния, сопровождающемся поглощением тепла, объект поглощает тепло до тех пор, пока его теплосодержание не увеличится, после чего состояние объекта изменяется. При изменении состояния, сопровождающемся выделением тепла, объект выделяет тепло до тех пор, пока его теплосодержание не уменьшится, после чего состояние объекта изменяется.
Если объект поглощает тепло, его состояние изменяется из твердого в жидкое, а затем в газообразное.
Если объект выделяет тепло, то его состояние изменяется из газообразного в жидкое, а затем в твердое.

Обратите внимание на ответ на вопрос выше.
Замерзание = изменение состояния объекта из жидкого в твердое (с выделением тепла).
Конденсация = изменение состояния объекта из газообразного в жидкое (с выделением тепла).
Сублимация = изменение состояния объекта из газообразного в твердое (с выделением тепла).
Плавление = изменение состояния объекта из твердого в жидкое (поглощение тепла).
Испарение = изменение состояния объекта из жидкого в газообразное (поглощение тепла).
Кристаллизация = изменение состояния объекта из твердого в газообразное (поглощение тепла).
Правильный ответ — А.

Теплопередача

4. Толщина стеклянного окна составляет 8 мм, а площадь — 1 м².²Если температура наружного воздуха составляет 30 градусов^oС и в 20^oC, а теплопроводность стекла составляет 0,8 Вт/м.^oТогда количество энергии, прошедшей через стекло за 1 час, составляет… мегаджоулей.
360
Б. 36
С. 6
Д. 3,6
Обсуждение
Известно, что:
Толщина стекла (l) = 8 мм = 8 / 1000 = 0,008 м
Площадь остекления (A) = 1 м²²
Разница температур (ΔT) = 30^oС–20^oC = 10^oC
Теплопроводность стекла (k) = 0,8 Вт/м^oC
Интервал времени (t) = 1 час = 60 (60 секунд) = 3600 секунд
Вопрос: Какое количество энергии проходит через стекло за 1 час?
Джаваб:
Формула для расчета скорости теплопередачи путем проводимости:

Количество энергии, прошедшей через стекло за 1 час:

Правильный ответ — D.

5. Металлический стержень имеет длину 1 м. Один его конец нагревается до постоянной температуры 150 °C.^oC, в то время как другой конец поддерживается при комнатной температуре, а именно 30^oC. Температура той части стержня, которая находится на расстоянии 30 см от нагретого конца, составляет…
36^oC
Б. 84^oC
С. 114^oC
Д. 125^oC
Обсуждение
Известно, что:
Длина металлического стержня (l) = 1 метр
Разница температур (ΔT) = 150^oС–30^oC = 120^oC
Вопрос: Какова температура участка стержня, расположенного на расстоянии 30 см от нагретого конца?
Джаваб:
Рассчитайте скорость теплопередачи путем проводимости:

Рассчитайте температуру той части стержня, которая находится на расстоянии 30 см от нагретого конца:
Длина металлического стержня (l) = 30 см = 0,3 метра
Разница температур (ΔT) = 150–T

Правильный ответ — C.

Источник вопроса:

Вопросы по физике SBMPTN