Vzorec pre teplo Zmena skupenstva Prenos tepla

Príklady otázok a vzorcov pre zmeny skupenstva v teple, prenos tepla, Blackov princíp

Teplo topenia

1. Teplota topenia vody je 80 kalórií/gram. To znamená….

A. Na zvýšenie teploty 1 gramu vody o 1 stupeň je potrebných 80 kalórií.
B. Na úplnú premenu 1 gramu vody na paru je potrebných 80 kalórií.
C. Na udržanie teploty 1 gramu vody je potrebných 80 kalórií.
D. Na úplnú premenu 1 gramu ľadu na vodu je potrebných 80 kalórií.

Diskusia
Správna odpoveď je D.

Zmena formy

2.
Pozrite sa na graf výsledkov nasledujúceho experimentu!

2 kg vody s teplotou 60 ^° C sa odparia. Ak je tepelné teplo vodnej pary 2,27 x 10⁶ ^J /kg, merné tepelné teplo vody je 4200 J/(kg ^° C) a tlak vzduchu je 76 cmHg, potom teplo potrebné na proces BC je….

A. 336 kilojoulov
B. 4540 kilojoulov
Cca 4876 kilojoulov
D. 5212 kilojoulov

Diskusia
Je známe, že:
Hmotnosť vody (m) = 2 kg
Teplota vody (T) = 60^oC
Teplo vodnej pary (L)_V) = 2,27 x 10⁶ J / kg
Merná tepelná kapacita vody (c) = 4200 J/(kg ^oC)
Tlak vzduchu (P) = 76 cmHg
Otázka: Teplo potrebné pre proces BC
Odpoveď:
Proces AB = Voda sa ohrieva z teploty 60^oC až 100^oC. V tomto procese sa teplo využíva na zvýšenie teploty vody. Teplo sa vypočíta pomocou vzorca: Q = mc ΔT
Proces BC = Voda sa odparuje. V tomto procese sa teplo nepoužíva na zvýšenie teploty, ale na odparovanie vody. Teplo sa vypočíta pomocou vzorca: Q = m L_V
Proces C- = Para sa ohrieva. V tomto procese sa teplo využíva na zvýšenie teploty pary. Teplo sa vypočíta pomocou vzorca: Q = mc ΔT.
Takže ak sa zmení teplota vody, potom sa použije vzorec pre výpočet tepla Q = mc ΔT, ak sa zmení typ vody, potom sa použije vzorec pre výpočet tepla Q = m L_V.

Teplo potrebné pre proces BC:
Q = m L_V
Q = (2 kg)(2,27 x 10⁶ J/kg)
Q = 4,54 x 10⁶ joule
Q = 4.540.000 Joulov
Q = 4 540 kilojoulov
Správna odpoveď je B.

3. Nasledujú skupiny zmien skupenstva, pri ktorých sa uvoľňuje teplo:
A. Zmrazovanie, kondenzácia, sublimácia
B. Topenie, odparovanie, kryštalizácia
C. Topenie, odparovanie, kondenzácia
D. Zmrazovanie, odparovanie, sublimácia
Diskusia
Vo všeobecnosti existujú dva typy zmien skupenstva, a to zmeny skupenstva, ktoré absorbujú teplo, a zmeny skupenstva, ktoré teplo uvoľňujú/uvoľňujú.
Pri zmene skupenstva, ktorá absorbuje teplo, objekt absorbuje teplo, kým sa teplo v objekte nezvýši, a potom sa stav objektu zmení. Pri zmene skupenstva, ktorá uvoľňuje teplo, objekt uvoľňuje teplo, kým sa teplo v objekte nezníži, a potom sa stav objektu zmení.
Ak objekt absorbuje teplo, jeho skupenstvo sa zmení z pevného na kvapalné a potom na plynné.
Ak objekt uvoľňuje teplo, jeho skupenstvo sa zmení z plynného na kvapalné a potom na pevné skupenstvo.

Venujte pozornosť odpovedi na vyššie položenú otázku.
Tuhnutie = zmena skupenstva objektu z tekutého na tuhé (uvoľnenie tepla)
Kondenzácia = zmena skupenstva objektu z plynného na kvapalné (uvoľňuje sa teplo)
Sublimácia = zmena skupenstva objektu z plynného na pevné (uvoľňuje sa teplo)
Topenie = zmena skupenstva objektu z pevného na kvapalné (absorbuje teplo)
Vyparovanie = zmena skupenstva objektu z kvapaliny na plyn (absorbuje teplo)
Kryštalizácia = zmena skupenstva objektu z pevného na plynné (absorbuje teplo)
Správna odpoveď je A.

Prenos tepla

4. Sklenené okno má hrúbku 8 mm a plochu 1 m²Ak je vonkajšia teplota vzduchu 30^oC a v 20^oC a tepelná vodivosť skla je 0,8 W/m^oC, potom množstvo energie, ktoré prejde sklom za 1 hodinu, je… megajoulov
A. 360
B. 36
C. 6
D. 3,6
Diskusia
Je známe, že:
Hrúbka skla (l) = 8 mm = 8 / 1000 = 0,008 m
Plocha skla (A) = 1 m²
Teplotný rozdiel (ΔT) = 30^oC–20^oC = 10^oC
Tepelná vodivosť skla (k) = 0,8 W/m^oC
Časový interval (t) = 1 hodina = 60 (60 sekúnd) = 3600 sekúnd
Otázka: Množstvo energie, ktoré prejde cez sklo za 1 hodinu
Odpoveď:
Vzorec pre rýchlosť prenosu tepla vedením:

Množstvo energie prechádzajúcej cez sklo za 1 hodinu:

Správna odpoveď je D.

5. Kovová tyč má dĺžku 1 m. Jeden koniec sa zahrieva na konštantnú teplotu 150 °C.^oC, zatiaľ čo druhý koniec sa udržiava pri izbovej teplote, konkrétne 30^oC. Teplota časti tyče, ktorá je vzdialená 30 cm od zahrievaného konca, je….
A. 36^oC
B. 84^oC
C. 114^oC
D. 125^oC
Diskusia
Je známe, že:
Dĺžka kovovej tyče (l) = 1 meter
Teplotný rozdiel (ΔT) = 150^oC–30^oC = 120^oC
Otázka: Teplota časti tyče, ktorá je vzdialená 30 cm od zahrievaného konca
Odpoveď:
Vypočítajte rýchlosť prenosu tepla vedením:

Vypočítajte teplotu časti tyče, ktorá je vzdialená 30 cm od zahrievaného konca:
Dĺžka kovovej tyče (l) = 30 cm = 0,3 metra
Teplotný rozdiel (ΔT) = 150–T

Správna odpoveď je C.

Zdroj otázky:

Otázky z fyziky SBMPTN