15 príkladov otázok týkajúcich sa teploty a tepla
Kalibrácia teplomeru
1. Kalibrovaný teplomer X ukazuje bod tuhnutia vody -30 °C a bod varu vody 90 °C . Teplota 60 °C pre X sa rovná...
A. 20 ° C
B. 45 ° C
50 ° C
D. 75 ° C
E. 80 ° C
Diskusia
Je známe, že:
Bod tuhnutia vody na teplomere X = -30 °
Bod varu vody na teplomere X = 90 °
Otázka: 60 ° X = … ° C
Odpoveď:
Na Fahrenheitovej stupnici je bod tuhnutia vody 32 ° F a bod varu vody je 212 ° F. Medzi bodom tuhnutia a bodom varu vody je rozdiel 212 °F – 32 ° F = 180 °F.
Na Celziovej stupnici je bod tuhnutia vody 0 ° C a bod varu vody je 100 ° C. Medzi bodom tuhnutia a bodom varu vody je rozdiel 100 °C – 0 °C = 100 °C.
Na stupnici X je bod tuhnutia vody -30 ° C a bod varu vody je 90 ° C. Medzi bodom tuhnutia a bodom varu vody je rozdiel 90 °C – (-30 °C ) = 90 ° C + 30 °C = 120 °C.
Prevod stupnice X na stupnicu Celzia:
Správna odpoveď je D.
Expanzia
2. Kovová tyč sa zahreje na teplotu 80 ° C a jej dĺžka sa zmení na 115 cm. Ak je koeficient lineárnej rozťažnosti kovu 3.10⁻³ ° C⁻¹ a počiatočná teplota kovu je 30 ° C, potom počiatočná dĺžka kovu je….
A. 100 cm
B. 101,5 cm
Cca 102 cm
d.102,5 cm
V. 103 cm
Diskusia
Je známe, že:
Počiatočná teplota (T1 ) = 30 ° C
Konečná teplota (T2 ) = 80 ° C
Zmena teploty (ΔT) = 80 ° C – 30 ° C = 50 ° C
Koeficient lineárnej rozťažnosti kovu (α) = 3.10⁻³ ° C⁻¹
Konečná dĺžka kovu (L) = 115 cm
Hľadaná: Počiatočná dĺžka kovu (L o )
Odpoveď:
Vzorec pre dĺžkové roztiahnutie:
Správna odpoveď je A.
3. Mosadzná tyč má pôvodnú dĺžku 40 cm. Po zahriatí na teplotu 80 ° C sa jej dĺžka zmení na 40,04 cm. Ak je koeficient lineárnej rozťažnosti mosadze 2,0 x 10⁻⁶ ° C⁻¹ , potom je počiatočná teplota mosadznej tyče….
A. 20 ° C
B. 22 ° C
25 ° C
D. 30 ° C
E. 50 ° C
Diskusia
Je známe, že:
Konečná teplota (T2 ) = 80 ° C
Počiatočná dĺžka (L o ) = 40 cm
Konečná dĺžka (L) = 40,04 cm
Zväčšenie dĺžky (ΔL) = 40,04 cm – 40 cm = 0,04 cm
Koeficient lineárnej rozťažnosti mosadze (α) = 2,0 x 10⁻⁶ ° C
Otázka: Počiatočná teplota ( T1 )
Odpoveď:
Vzorec pre rozťažnosť kovu:
0,04 = (2,0 x 10⁻⁶ )(40)(80 – T⁻¹ )
0,04 = (80 x 10⁻⁶ )(80 – T⁻¹ )
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
Správna odpoveď je D.
Prenos tepla vedením
4. Kovové tyče rovnakej veľkosti, ale vyrobené z rôznych kovov, sú spojené tak, ako je znázornené na obrázku nižšie. Ak je tepelná vodivosť kovu I 4-krát väčšia ako vodivosť kovu II, potom je teplota na spoji dvoch kovov…
A. 450 C
B. 40 0 C
C. 35 0 °C
D. 30 0 °C
E. 25 0 °C
Diskusia
Je známe, že:
Rovnaká veľkosť stonky
Tepelná vodivosť kovu I = 4k
Tepelná vodivosť kovu II = k
Teplota kovového hrotu I = 50 ° C
Teplota kovového hrotu II = 0 ° C
Otázka: Teplota na spoji dvoch kovov
Odpoveď:
Vzorec pre rýchlosť prenosu tepla vedením:
Popis: Q/t = rýchlosť prestupu tepla, k = tepelná vodivosť, A = plocha povrchu, T1 - T2 = zmena teploty, l = dĺžka tyče
Teplota na hraničnej rovine P a Q:
Dve kovové tyče A a B majú rovnakú veľkosť, takže povrch (A) a dĺžka (l) tyčí sú z rovnice vylúčené.
Správna odpoveď je B.
5. Venujte pozornosť nasledujúcemu tvrdeniu!
(1) Vodivosť kovu
(2) Teplotný rozdiel medzi kovovými koncami
(3) Dĺžka kovu
(4) Kovová hmota
Faktory, ktoré určujú rýchlosť šírenia tepla v kove, sú...
A. (1), (2) a (3)
B. (1) a (4)
C. (2) a (4)
D. (3) a (4)
iba E. (4)
Diskusia
Na základe vzorca pre rýchlosť prenosu tepla vedením sú faktormi, ktoré určujú rýchlosť prenosu tepla, vodivosť kovu (k), teplotný rozdiel medzi koncami kovu (T) a dĺžka kovu (l). Hmotnosť kovu nemá žiadny vplyv.
Správna odpoveď je A.
6. Dve tyče PQ rovnakej veľkosti, ale z rôznych typov kovu, sú pripevnené tak, ako je znázornené na obrázku nižšie. Ak je koeficient tepelnej vodivosti P dvojnásobkom koeficientu tepelnej vodivosti Q, potom je teplota na hranici medzi P a Q...
A. 84 °C
B. 78 °C
72 °C
D. 70°C
V. 90°C
Diskusia
Je známe, že:
Prúty PQ majú rovnakú veľkosť.
Súčiniteľ tepelnej vodivosti kovu P (kP ) = 2k
Súčiniteľ tepelnej vodivosti kovu Q (k Q ) = k
Otázka: Teplota na hraničnej rovine P a Q
Odpoveď:
Vzorec pre rýchlosť prenosu tepla vedením:
Popis: Q/t = rýchlosť prestupu tepla, k = tepelná vodivosť, A = plocha povrchu, T1 - T2 = zmena teploty, l = dĺžka tyče
Teplota na hraničnej rovine P a Q:
Tyče PQ majú rovnakú veľkosť, takže A a l sú z rovnice vylúčené.
Neexistuje správna odpoveď.
Zmena formy
7. 1 kg ľadu s teplotou 0 ° C sa zmieša s 0,5 kg vody s teplotou 0 ° C, potom...
A. časť vody zamŕza
B. časť ľadu sa topí
C. všetok ľad sa topí
D. všetka voda zamrzne
E. hmotnosť ľadu vo vode zostáva konštantná
Diskusia
Slovo ľad označuje vodu v pevnom skupenstve, zatiaľ čo slovo voda označuje vodu v kvapalnom skupenstve.
Pri teplote 0 ° C sa ľad mení z pevného na kvapalné skupenstvo. Pre túto zmenu skupenstva musí ľad absorbovať teplo. Ľad je zmiešaný s vodou, takže ľad by mal absorbovať teplo z vody. Voda má však tiež teplotu 0 ° C, takže ľad nemôže absorbovať žiadne teplo. Preto hmotnosť ľadu vo vode zostáva konštantná.
Správna odpoveď je E.
Čierny princíp
8. V železnej nádobe s hmotnosťou 200 gramov sa nachádza 100 gramov oleja s teplotou 20 ° C. Do nádoby sa vloží 50 gramov železa s teplotou 75 ° C. Ak sa teplota nádoby zvýši o 5 ° C a merná tepelná kapacita oleja = 0,43 cal/g ° C, potom merná tepelná kapacita železa je...
A. 0,143 kal/g ° C
B. 0,098 kal/g ° C
C. 0,084 kal/g ° C
D. 0,075 kal/g ° C
E. 0,064 kal/g ° C
Diskusia
Je známe, že:
Hmotnosť železnej nádoby (m) = 200 gr
Počiatočná teplota železnej nádoby (T1 ) = 20 ° C
Olej je v železnej nádobe, takže teplota oleja = teplota železnej nádoby.
Konečná teplota železnej nádoby (T2 ) = 20 ° C + 5 ° C = 25 ° C
Hmotnosť oleja (m) = 100 gramov
Merná tepelná kapacita oleja (c oleja) = 0,43 cal/g ° C
Počiatočná teplota oleja (T1 ) = 20 ° C
Olej je v nádobe, takže olej je v tepelnej rovnováhe so železnou nádobou. Ak je teda konečná teplota železnej nádoby 25 ° C, potom je konečná teplota oleja 25 ° C.
Konečná teplota oleja (T2 ) = 20 ° C + 5 ° C = 25 ° C
Hmotnosť železa (m) = 50 gramov
Počiatočná teplota železa (T1 ) = 75 ° C
Železo je ponorené do oleja v nádobe, takže železo je v tepelnej rovnováhe s olejom a nádobou. Ak je teda konečná teplota nádoby 25 ° C, potom je konečná teplota železa 25 ° C.
Otázka: Merná tepelná kapacita železa (c železa)
Odpoveď:
Teplo uvoľňované železom:
Q = mc ΔT = (50)(c)(75-25) = (50)(c)(50) = 2500c kalórií
Teplo absorbované železnou nádobou:
Q = mc ΔT = (200)(c)(25-20) = (200)(c)(5) = 1000c kalórií
Teplo absorbované olejom:
Q = mc ΔT = (100)(0,43)(25-20) = (43)(5) = 215 kalórií
Blackov princíp hovorí, že v uzavretom, izolovanom systéme je teplo uvoľnené objektom s vysokou teplotou absorbované objektom s nízkou teplotou.
uvoľnený Q = absorbovaný Q
2500c = 1000c + 215
2500 °C – 1000 °C = 215
1500c = 215
c = 215/1500
c = 0,143 kal/g ° C
Správna odpoveď je A.
9. Pohár obsahujúci 200 gramov vody s teplotou 20 °C sa naplní 50 gramami ľadu s teplotou -2 °C. Ak dochádza k výmene tepla iba medzi vodou a ľadom, po dosiahnutí rovnováhy sa získa nasledovné: (c vody = 1 kal/gr °C; c ľadu = 0,5 kal/gr °C; L = 80 kal/gr)
A. všetok ľad sa topí a teplota je nad 0 °C
B. všetok ľad sa roztopí a teplota je 0 °C
C. Nie všetok ľad sa roztopí a teplota je 0 °C
D. teplota celého systému je pod 0 °C
E. časť vody zamrzne a teplota systému je 0 °C
Diskusia
Je známe, že:
Hmotnosť vody (m³ vody ) = 200 gramov
Teplota vody (T vody ) = 20 ° C
Merná tepelná kapacita vody (c vody ) = 1 cal/gr°C
Hmotnosť ľadu (m es ) = 50 gramov
Teplota ľadu (T es ) = -2 ° C
Merná tepelná kapacita ľadu (c es ) = 0,5 cal/gr °C
Teplo topiacej sa vody (l) = 80 kal/gr
Odpoveď:
Zahrievanie na zvýšenie teploty ľadu z -2 ° C na 0 ° C:
Q = mcΔT
Q = (50 gramov)(0,5 kal/gr°C)(0 ° C – (-2 ° C))
Q = (50)(0,5 kalórií)(2)
Q = 50 kalórií
Zahrievajte, aby sa všetok ľad roztopil na vodu:
Q = m L = (50 gramov)(80 kalórií/gram) = 4000 kalórií
Zahrievajte tak, aby sa znížila teplota všetkej vody z 20 ° C na 0 ° C:
Q = mcΔT
Q = (200 gramov)(1 kcal/gr°C)(0 ° C – (20 ° C))
Q = (200)(1 kcal)(-20)
Q = -4000 kalórií
Kladné znamienko znamená, že sa teplo dodáva, záporné znamienko znamená, že sa teplo uvoľňuje.
Teplo potrebné na zvýšenie teploty ľadu na 0 ° C je 50 kalórií a teplo potrebné na roztopenie všetkého ľadu je 4 000 kalórií. Celkové teplo potrebné na roztopenie všetkého ľadu je teda 4 050 kalórií. Dostupné teplo je teplo uvoľnené vodou, ktoré je 4 000 kalórií.
Dá sa konštatovať, že dostupné teplo nestačí na roztopenie všetkého ľadu na vodu. Väčšina ľadu sa roztopila na vodu, ale malá časť nie. Táto voda a zvyšný ľad majú teplotu 0 ° C.
Správna odpoveď je C.
10. Kus hliníka s hmotnosťou 200 gramov a teplotou 20 ° C sa vloží do nádoby s vodou s hmotnosťou 100 gramov a teplotou 80 ° C. Ak je merná tepelná kapacita hliníka 0,22 cal/g ° C a merná tepelná kapacita vody je 1 cal/g ° C, potom je konečná teplota hliníka blízka...
A. 20 ° C
B. 42 ° C
62 ° C
D. 80 ° C
E. 100 ° C
Diskusia
Je známe, že :
Hmotnosť hliníka = 200 gramov
Teplota hliníka = 20 ° C
Hmotnosť vody = 100 gramov
Teplota vody = 80 ° C
Merná tepelná kapacita hliníka = 0,22 cal/g ° C
Merná tepelná kapacita vody = 1 cal/g ° C
Otázka : konečná teplota hliníka
Odpoveď :
Hliník je vo vode, takže konečná teplota hliníka = konečná teplota vody.
Teplo uvoľnené vodou s vyššou teplotou (Q uvoľnené) = teplo absorbované hliníkom s nižšou teplotou (Q absorbované)
m vody c (ΔT) = m hliníka 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
Správna odpoveď je C.
11. Minca s hmotnosťou 50 g s teplotou 85 °C sa ponorí do 50 g vody s teplotou 29,8 °C (merná tepelná kapacita vody = 1 cal.g —1 .°C —1 ). Ak je konečná teplota 37 °C a nádoba neabsorbuje teplo, potom je merná tepelná kapacita kovu…
A. 0,15 kal.g -1 .°C -1
B. 0,30 kal.g -1 .°C -1
C. 1,50 kal.g -1 .°C -1
D. 4,8 kal.g -1 .°C -1
E. 7,2 kal.g -1 .°C -1
Diskusia
Je známe, že :
Hmotnosť kovu (m kovu ) = 50 gramov
Teplota kovu = 85 ° C
Hmotnosť vody (m³ vody ) = 50 gramov
Teplota vody = 29,8 ° C
Merná tepelná kapacita vody (c vody ) = 1 cal.g⁻¹ . ° C⁻¹
Konečná teplota zmesi = 37 ° C
Otázka : merná tepelná kapacita kovu (c kov)
Odpoveď :
Teplo uvoľnené kovom s vyššou teplotou (Q uvoľnené) = teplo absorbované vodou s nižšou teplotou (Q absorbované)
m kovu c (ΔT) = m vody 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 kal.g⁻¹ ° C⁻¹
Správna odpoveď je A.
12. Kocka ľadu s hmotnosťou 50 gramov pri teplote 0 °C sa ponorí do 200 gramov vody s teplotou 30 °C umiestnenej v špeciálnej nádobe. Predpokladajme, že nádoba neabsorbuje teplo. Ak je merné teplo vody 1 cal.g – 1 °C –1 a teplo topenia ľadu je 80 cal.g –1 , potom je konečná teplota zmesi….
A. 5 °C
B. 8 °C
11 °C
D. 14°C
V. 17°C
Diskusia
Je známe, že :
Hmotnosť ľadu (m es ) = 50 gramov
Teplota ľadu = 0 °C
Hmotnosť vody (m³ vody ) = 200 gramov
Teplota vody = 30 ° C
Merná tepelná kapacita vody (c vody ) = 1 cal.g – 1 °C –1
Teplo topiaceho sa ľadu (L ľadu ) = 80 cal.g –1
Otázka : konečná teplota zmesi
Odpoveď :
Najprv odhadnite konečný stav:
Teplo uvoľnené vodou na zníženie jej teploty z 30 ° C na 0 ° C:
Q voľná = m vody c vody (ΔT) = (200)(1)(30-0) = (200)(30) = 6000
Teplo potrebné na roztopenie všetkého ľadu:
Q tavenina = mes Les = ( 50) (80) = 4000
Teplo použité na roztopenie všetkého ľadu je iba 4000, zatiaľ čo množstvo dostupného tepla je 6000. Dá sa usúdiť, že konečná teplota zmesi je nad 0 ° C.
Čierny princíp :
Teplo uvoľnené vodou = teplo potrebné na roztopenie všetkého ľadu + teplo potrebné na zvýšenie teploty ľadovej vody
(m vody )(c vody )(ΔT) = (m es )(L es ) + (m es )(c vody )(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
Správna odpoveď je B.
Zmeny skupenstva hmoty
13. Graf nižšie znázorňuje vzťah medzi teplotou (T) a teplom (Q) aplikovaným na 1 gram tuhej látky. Množstvo tepla vyparovania tuhej látky je…
A. 60 kalórií/gram
B. 70 kalórií/gram
C. 80 kalórií/gram
D. 90 kalórií/gram
E. 100 kalórií/gram
Diskusia:
Výparné teplo je množstvo tepla, ktoré absorbuje (alebo uvoľní) 1 gram objektu, aby sa jeho skupenstvo zmenilo z kvapaliny na plyn (alebo z plynu na kvapalinu).
Je známe :
Teplo absorbované alebo uvoľnené: Q = 140 kalórií – 60 kalórií = 80 kalórií
Hmotnosť tuhej látky: m = 1 gram
Opýtal sa :
Parné teplo (L)v) pevné látky?
Džavab :
Vzorec na určenie tepla pary :
Q = m Lv
Popis: Q = absorbované alebo uvoľnené teplo, m = hmotnosť látky, Lv = teplo pary
Lv = Q / m
Lv = 80 kalórií / 1 gram
Lv = 80 kalórií/gram
Správna odpoveď je C.
14. Nižšie je uvedený graf závislosti tepla od teploty 1 kg pary pri normálnom tlaku. Bod varu vody je 2256 x 103 J/kg a merná tepelná kapacita vody je 4,2 x 103 J/kg K, potom teplo uvoľnené pri premene z pary na vodu je…
A. 4,50 × 103 joule
B. 5,20 × 103 joule
Cca 2,00 × 106 joule
D. 2,26 × 106 joule
E. 4,40 × 106 joule
Diskusia:
Je známe :
Parné teplo alebo varné teplo (L)v) = 2.256 x 103 J / kg
Merná tepelná kapacita vody (c) = 4200 J/kg K
Hmotnosť pary (m) = 1 kg
Opýtal sa :
Uvoľnené teplo (Q) ?
Džavab :
Q = m Lv
Q = (1 kg)(2.256 x 103 J/kg)
Q = 2256 x 103 joule
Q = 2,256 x 106 joule
Správna odpoveď je D.
15. Množstvo tepla absorbovaného na zvýšenie teploty 2 kg vody z -2 oC až 10 oC je… Merná tepelná kapacita vody = 4 200 J/kg Co, merná tepelná kapacita ľadu = 2 100 J/kg Co, teplo topenia vody (LF) = 334 000 J/kg
A. 760.400 J
B. 750.000 J
Cca 14 400 J
D. 52 800 J
E. 540.000 J
Diskusia:
Je známe :
Hmotnosť (m) vody = 2 kg
Počiatočná teplota (T) = -2 oC
Konečná teplota (T) = 10 oC
Merná tepelná kapacita ľadu (c es) = 2100 J/kg Co
Merná tepelná kapacita vody (c vody) = 4200 J/kg Co
Teplo topenia vody (L)F) = 334 000 J/kg
Opýtal sa :
Absorbované teplo (Q) ?
Džavab :
Zmena teploty z -2 oC až 10 oC prechádza niekoľkými fázami.
Fáza 1, teplota ľadu sa zvyšuje z -2 oC až 0 oC (zvyšovanie teploty ľadu sa zastaví pri bode mrazu vody, ktorý je 0 oC)
Fáza 2, všetok ľad sa roztopí (pevné skupenstvo sa zmení na kvapalné pri teplote bodu mrazu vody, ktorá je 0 oC)
V 3. fáze sa teplota vody opäť zvýši z 0 oC až 10 oC)
Takže od teploty -2 oC až 0 oC, voda je stále v pevnom stave. Pri teplote 0 oC, dochádza k zmene z pevného na kvapalné skupenstvo. Po zmene pevného skupenstva na kvapalné sa teplota vody opäť zvýši z 0 oC až 10 oC.
Q1 = (m)(c es)(delta T) = (2 kg)(2100 J/kg Co)(0 oC – (-2 oC)) = (2) (2100 J) (2) = 84 000 J
Q2 = (m)(LF) = (2 kg) (334 000 J/kg) = 668 000 J
Q3 = (m)(c voda)(delta T) = (2 kg)(4200 J/kg Co)(10 oC - 0 oC)) = (2) (4200 J) (10) = 84 000 J
Absorbované teplo:
Q = Q1 + Q2 + Q3
Q = 8400 J + 668 000 J + 84 000 J
Q = 760.400 Joulov
Správna odpoveď je A.
Zdroj otázky:
Otázky z fyziky na národnej skúške pre stredné školy/odborné gymnázium
