Príklady otázok o teplote a teple

15 príkladov otázok týkajúcich sa teploty a tepla

Kalibrácia teplomeru

1. Kalibrovaný teplomer X ukazuje -30^o pri bode mrazu vody a 90^o pri bode varu vody. Teplota 60^oX sa rovná …

A. 20 ^oC

B. 45 ^oC

C. 50 ^oC

D. 75 ^oC

E. 80 ^oC

Diskusia

Je známe, že:

Bod tuhnutia vody na teplomere X = -30^o

Bod varu vody na teplomere X = 90^o

Opýtal sa: 60^oX = ….. ^oC

Odpoveď:

Na Fahrenheitovej stupnici je bod tuhnutia vody 32^oF a bod varu vody je 212^oF. Medzi bodom tuhnutia a bodom varu vody je rozdiel 212^o - 32^o = 180^o.

Na Celziovej stupnici je bod tuhnutia vody 0^oC a bod varu vody je 100^oC. Medzi bodom tuhnutia a bodom varu vody je rozdiel 100 °C.^o - 0^o = 100^o.

Na stupnici X je bod tuhnutia vody -30^oX a bod varu vody je 90^oX. Medzi bodom tuhnutia a bodom varu vody je rozdiel 90 stupňov.^o – (-30^o) = 90^o + 30^o = 120^o.

Prevod stupnice X na stupnicu Celzia:

Správna odpoveď je D.

Expanzia

2. Kovová tyč sa zahreje na teplotu 80^oDĺžka C sa zmení na 115 cm. Ak je koeficient lineárnej rozťažnosti kovu 3.10^{-3 o}C^-1 a počiatočná teplota kovu je 30^oC, potom je počiatočná dĺžka kovu….

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^oC

Konečná teplota (T₂) = 80^oC

Zmena teploty (ΔT) = 80^oC - 30^oC = 50^oC

Koeficient lineárnej rozťažnosti kovu (α) = 3.10^{-3 o}C^-1

Konečná dĺžka kovu (L) = 115 cm

Opýtal sa: Počiatočná dĺžka kovu (L_o)

Odpoveď:

Vzorec pre dĺžkové roztiahnutie:

Správna odpoveď je A.

3. Mosadzná tyč má spočiatku dĺžku 40 cm. Po zahriatí na teplotu 80^oDĺžka C sa zmení na 40,04 cm. Ak je koeficient lineárnej rozťažnosti mosadze 2,0 x 10^{-5 o}C^-1 Takže počiatočná teplota mosadznej tyče je….

A. 20 ^oC

B. 22 ^oC

C. 25 ^oC

D. 30 ^oC

E. 50 ^oC

Diskusia

Je známe, že:

Konečná teplota (T₂) = 80^oC

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^{-5 o}C^-1

Opýtal sa: Počiatočná teplota (T₁)

Odpoveď:

Vzorec pre rozťažnosť kovu:

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^oC

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. 40⁰ C

C. 35⁰ C

D. 30⁰ C

E. 25⁰ C

Diskusia

Je známe, že:

Rovnaká veľkosť stonky

Tepelná vodivosť kovu I = 4k

Tepelná vodivosť kovu II = k

Teplota kovového hrotu I = 50⁰ C

Teplota kovového hrotu II = 0⁰ C

Opýtal sa: 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 (k_P) = 2k

Súčiniteľ tepelnej vodivosti kovu Q (k_Q) = k

Opýtal sa: 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 pri teplote 0 °C ^oC zmiešané s 0,5 kg vody pri teplote 0 ^oC, 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^oĽad prechádza zmenou z pevného na kvapalné skupenstvo. Aby ľad zmenil skupenstvo, musí absorbovať teplo. Ľad je zmiešaný s vodou, takže ľad by mal absorbovať teplo z vody. Teplota vody je však tiež 0 °C.^oC, takže ľad nemôže absorbovať žiadne teplo. Hmotnosť ľadu vo vode teda zostáva konštantná.

Správna odpoveď je E.

Čierny princíp

8. V železnej nádobe s hmotnosťou 200 gramov sa nachádza 100 gramov oleja pri teplote 20 °C. ^oC. Do nádoby sa umiestni 50 gramov železa s teplotou 75 °C. ^oC. Ak teplota nádoby stúpne o 5^oC a špecifické teplo olej = 0,43 kalórií/g ^oC, potom je špecifická tepelná kapacita železa...

A. 0,143 kal/g ^oC

B. 0,098 kal/g ^oC

C. 0,084 kal/g ^oC

D. 0,075 kal/g ^oC

E. 0,064 kal/g ^oC

Diskusia

Je známe, že:

Hmotnosť železnej nádoby (m) = 200 gr

Počiatočná teplota železnej nádoby (T₁) = 20^oC

Olej je v železnej nádobe, takže teplota oleja = teplota železnej nádoby.

Konečná teplota železnej nádoby (T₂) = 20^oC + 5^oC = 25^oC

Hmotnosť oleja (m) = 100 gramov

Merná tepelná kapacita oleja (c oleja) = 0,43 cal/g ^oC

Počiatočná teplota oleja (T₁) = 20^oC

Olej je v nádobe, takže olej je v tepelnej rovnováhe so železnou nádobou. Ak je teda konečná teplota železnej nádoby 25^oC potom je konečná teplota oleja 25^oC.

Konečná teplota oleja (T₂) = 20^oC + 5^oC = 25^oC

Hmotnosť železa (m) = 50 gramov

Počiatočná teplota železa (T₁) = 75^oC

Železo je ponorené do oleja v nádobe, takže železo je v tepelnej rovnováhe s olejom a nádobou. Ak je teda konečná teplota nádoby 25^oC potom je konečná teplota žehličky 25^oC.

Opýtal sa: 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 ^oC

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 cal/gr °C; c_es = 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 (m_vzduch) = 200 gramov

Teplota vody (T_vzduch) = 20^oC

Merná tepelná kapacita vody (c_vzduch) = 1 kalóriu/gr°C

Hmota ľadu (m_es) = 50 gramov

Teplota ľadu (T_es) = -2^oC

Merná tepelná kapacita ľadu (c)_es) = 0,5 kalóriu/gr°C

Teplo topiacej sa vody (l) = 80 kal/gr

Odpoveď:

Zahrievajte na zvýšenie teploty ľadu z -2^oC až 0^oC:

Q = mcΔT

Q = (50 gramov)(0,5 kalórií/gr°C)(0^oC – (-2^oC))

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, aby ste znížili teplotu všetkej vody z 20^oC až 0^oC:

Q = mcΔT

Q = (200 gramov)(1 kalórií/gr°C)(0^oC – (20^oC))

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

Q = -4000 kalórií

Kladné znamienko znamená, že sa teplo dodáva, záporné znamienko znamená, že sa teplo uvoľňuje.

Zahrievajte tak, aby sa teplota ľadu zvýšila na 0^oC je 50 kalórií a teplo potrebné na roztopenie všetkého ľadu je 4000 kalórií. Celkové teplo potrebné na roztopenie všetkého ľadu je teda 4050 kalórií. Dostupné teplo je teplo uvoľnené vodou, čo je 4000 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.^oC.

Správna odpoveď je C.

10. Kus hliníka s hmotnosťou 200 gramov pri teplote 20^oC sa vloží do nádoby s vodou s hmotnosťou 100 gramov a teplotou 80^oC. Ak je známe, že merná tepelná kapacita hliníka je 0,22 cal/g ^oC a merná tepelná kapacita vody je 1 cal/g ^oC, potom je konečná teplota hliníka blízka…

A. 20^oC

B. 42^oC

C. 62^oC

D. 80^oC

E. 100^oC

Diskusia

Je známe :

Hmotnosť hliníka = 200 gramov

Teplota hliníka = 20^oC

Hmotnosť vody = 100 gramov

Teplota vody = 80^oC

Merná tepelná kapacita hliníka = 0,22 cal/g ^oC

Merná tepelná kapacita vody = 1 cal/g ^oC

Opýtal sa konečná teplota hliníka

Džavab :

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_vzduch c (ΔT) = m_hliník 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^oC

Správna odpoveď je C.

11. Minca s hmotnosťou 50 g pri teplote 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

Cca 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 :

Hmotnosť kovu (m_logam) = 50 gramov

Teplota kovu = 85^oC

Hmotnosť vody (m_vzduch) = 50 gramov

Teplota vody = 29,8^oC

Merná tepelná kapacita vody (c_vzduch) = 1 kal.g ^-1 .°C^-1

Konečná teplota zmesi = 37^oC

Opýtal sa merná tepelná kapacita kovu (c kov)

Džavab :

Teplo uvoľnené kovom s vyššou teplotou (Q uvoľnené) = teplo absorbované vodou s nižšou teplotou (Q absorbované)

m_logam c (ΔT) = m_vzduch 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 s teplotou 0 °C sa ponorí do 200 gramov vody s teplotou 30 °C umiestnenej v špeciálnej nádobe. Predpokladajme, že nádoba neabsorbuje teplo. Ak je merná tepelná kapacita 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 :

Hmota ľadu (m_es) = 50 gramov

Teplota ľadu = 0 °C

Hmotnosť vody (m_vzduch) = 200 gramov

Teplota vody = 30^oC

Merná tepelná kapacita vody (c_vzduch) = 1 kal.g^{- 1} ° C ^-1

Teplo topenia ľadu (L)_es) = 80 kal.g ^-1

Opýtal sa konečná teplota zmesi

Džavab :

Najprv odhadnite konečný stav:

Teplo uvoľnené vodou na zníženie jej teploty z 30^oC až 0^oC:

Q_lepas = m_vzduch c_vzduch (ΔT) = (200)(1)(30-0) = (200)(30) = 6000

Teplo potrebné na roztopenie všetkého ľadu:

Q_{roztopiť sa} = m_es L_es = (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.^oC.

Čierny princíp :

Teplo uvoľnené vodou = teplo potrebné na roztopenie všetkého ľadu + teplo potrebné na zvýšenie teploty ľadovej vody

(m_vzduch)(c)_vzduch)(ΔT) = (m_es)(L_es) + (m_es)(c)_vzduch)(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^oC

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 L_v
Popis: Q = absorbované alebo uvoľnené teplo, m = hmotnosť látky, L_v = teplo pary
L_v = Q / m
L_v = 80 kalórií / 1 gram
L_v = 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 L_v
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 C^o, merná tepelná kapacita ľadu = 2 100 J/kg C^o, teplo topenia vody (L_F) = 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 C^o
Merná tepelná kapacita vody (c vody) = 4200 J/kg C^o
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 C^o)(0 ^oC – (-2 ^oC)) = (2) (2100 J) (2) = 84 000 J
Q₂ = (m)(L_F) = (2 kg) (334 000 J/kg) = 668 000 J
Q₃ = (m)(c voda)(delta T) = (2 kg)(4200 J/kg C^o)(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