15 primerov Blackovih načelnih vprašanj
1. Led z maso 0,2 kg zmešamo s toplim čajem z maso 0,2 kg. Temperatura ledu = –10 ° C, temperatura toplega čaja = 40 ° C. Specifična toplota ledu = 2100 J/kg C₂o₂ , specifična toplota vode = 4200 J/kg C₂o₂ , talilna toplota vode = 334.000 J/kg. Če led in topel čaj zmešamo v izoliranem zaprtem sistemu, določimo končno temperaturo zmesi.
Razprava
Znano je :
Masa ledu (m es) = 0,2 kg
Masa tople čajne vode (m čaja) = 0,2 kg
Specifična toplota vode (c vode) = 4180 J/kg Co
Specifična toplota ledu (c es) = 2100 J/kg Co
Talilna toplota vode (L)f voda) = 334.000 J/kg
Temperatura ledu (T es) = -10oC
Temperatura tople čajne vode (T čaja) = 40oC
Vprašal končna temperatura zmesi (T zmesi) ?
Jawab :
Prvi korak, ocena končnega stanja.
Toplota, ki jo mora voda sprostiti, da zniža temperaturo 0,2 kg toplega čaja s 40oC do 0oC:
Toplota, ki jo absorbira 0,2 kg ledu za dvig temperature z -10oC do 0oC:
Toplota, ki se absorbira za taljenje 0,2 kg ledu (toplota, potrebna za pretvorbo vsega ledu v vodo):
Na podlagi zgornjih izračunov so bili pridobljeni naslednji rezultati:
sproščeno Q = 33,444 kJ
prejeti Q = 4,2 kJ
Q taljenja = 66,8 kJ
Ko vroč čaj sprosti 33,44 kJ toplote, se temperatura vročega čaja spremeni s 40 °C na 0 °C. Del sproščene toplote (približno 4,2 kJ) se porabi za dvig temperature ledu z -10 °C na 0 °C . 33,44 kJ – 4,2 kJ = 29,24 kJ. Za taljenje vsega ledu v vodo je potrebnih 66,8 kJ toplote. Preostala toplota znaša 29,24 kJ.
Sklepamo lahko, da se toplota, ki jo sprošča vroč čaj, uporablja le za dvig temperature ledu z -10 ° C na 0 ° C in za taljenje dela ledu. Del ledu se je spremenil v vodo, del pa ne. Med procesom prehoda iz trdnega v tekoče stanje se temperatura ne spremeni. Zato je končna temperatura mešanice 0 ° C.
2. Masa vročega čaja = 0,4 kg, masa ledu = 0,2 kg, temperatura ledenih kock = -10oC, temperatura vročega čaja = 90oC. Če se oba zmešata, kakšna je končna temperatura zmesi?
Razprava
Prvi korak: ocena končnega stanja
Toplota, ki jo mora voda sprostiti, da zniža temperaturo 0,4 kg vroče čajne vode z 90 °CoC do 0oC:
Toplota, ki jo 0,2 kg ledu prejme za dvig temperature z -10oC do 0oC:
Toplota, potrebna za taljenje 0,2 kg ledu (toplota, potrebna za pretvorbo vsega ledu v vodo):
Na podlagi zgornjih izračunov so bili pridobljeni naslednji rezultati:
sproščeno Q = 150,48 kJ
prejeti Q = 4,2 kJ
Q taljenja = 66,8 kJ
Ko vroč čaj sprosti 150,48 kJ toplote, se temperatura vročega čaja spremeni z 90 °C na 0 °C. Del sproščene toplote (4,2 J) se porabi za dvig temperature ledu z -10 °C na 0 °C. 150,48 kJ – 4,8 kJ = 146,28 kJ. Preostala toplota = 146,28 kJ.
Toplota, potrebna za taljenje vsega ledu v vodo, je le 66,8 kJ. 146,28 kJ – 66,8 kJ = 79,48 kJ. Vroč čaj ne sme sprostiti vse svoje toplote, dokler njegova temperatura ne pade na 0 °C.oC. Skratka, končna temperatura mešanice mora biti višja od 0oC.
Drugi korak: določitev končne temperature (T)
Toplota, potrebna za dvig temperature ledu z -10oC do 0oC je 4200 J.
Toplota, potrebna za taljenje vsega ledu v vodo (latentna toplota) = 66.800 J
Toplota, potrebna za dvig temperature vode (vode, ki nastane s taljenjem vsega ledu) z 0oC do ToC = (masa ledu)(specifična toplota vode)(T – 0) = (0,2)(4180)(T) = 836 T
Toplota, ki jo sprosti topel čaj, da zniža svojo temperaturo z 90 °C na T = (gostota vode)(90 - T) = (0,4)(4180)(90 - T) = 1672 (90 - T) = 150 480 - 1672 T

3. 60 gramov vode s temperaturo 90 ° C (specifična toplota vode = 1 cal.g -1 . ° C -1 ) se zmeša s 40 grami podobne vode s temperaturo 25 ° C. Če na ta proces ne vplivajo drugi dejavniki, je končna temperatura mešanice ...
A. 15,4 oC
B. 23,0 oC
C. 46,0 oC
D. 64,0 oC
E. 77,0 oC
Razprava
Znano je :
Masa vode 1 (m1) = 60 gramov
Temperatura vode 1 (T1) = 90oC
Masa vode 2 (m2) = 40 gramov
Temperatura vode 2 (T2) = 25oC
Specifična toplota voda (c) = 1 kal.g-1.oC-1
Vprašal : suhu končna mešanica
Jawab :
Toplota, ki jo sprosti voda z visoko temperaturo (sproščeno Q) = toplota, ki jo absorbira voda z nizko temperaturo (absorbirano Q)
m1 c (ΔT) = m2 c (ΔT)
(60)(1)(90 – T) = (40)(1)(T – 25)
(60)(90 – T) = (40)(T – 25)
5400 – 60T = 40T – 1000
5400 + 1000 = 40T + 60T
6400 = 100T
T = 6400/100
T = 64oC
Pravilen odgovor je D.
4. Kos aluminija ima maso 500 gramov in temperaturo 30 oC damo v posodo z vodo z maso 200 gramov in temperaturo 90 oC. Če je znano, da je specifična toplota aluminija 0,22 cal/g Co in specifična toplota vode je 1 cal/g Co, potem je končna temperatura vode in aluminija ...
A. 20,3 oC
B. 42,2 oC
C. 68,7 oC
D. 80,5 oC
E. 100 oC
Razprava:
Enote mase, gramov (g), ni treba pretvoriti v kilograme (kg), ker sta specifična toplota aluminija in specifična toplota vode izraženi v cal/g C.o.
Znano je :
m aluminija = 500 gramov
c aluminija = 0,22 cal/gCo
T aluminija = 30 oC
m vode = 200 gramov
c vode = 1 cal/gCo
T vode = 90 oC
Vprašal :
Končna temperatura (T) vode in aluminija?
Jawab :
Toplotna formula : Q = (m)(c)(ΔT)
Q voda = = (200 gramov)(1 cal/gCo)(90 oC – T)
Q aluminija = (500 gramov)(0,22 cal/gCo)(T– 30 oC)
Blackova osnovna formula : sproščeni Q = absorbirani Q
Voda ima višjo začetno temperaturo (90 oC), da voda sprošča toploto, ima aluminij nižjo začetno temperaturo (30 oC) tako da aluminij absorbira toploto. Končna temperatura mešanice vode in aluminija mora biti nižja od začetne temperature vode in višja od začetne temperature aluminija.
(200 gramov)(1 kcal/gCo)(90 oC – T) = (500 gramov)(0,22 kal/g Co)(T– 30 oC)
(200)(1)(90-T) = (500)(0,22)(T-30)
(200)(90-T) = (110)(T-30)
18000 – 200 T = 110 T – 3300
18000 + 3300 = 110 T + 200 T
21300 = 310 T
T = 68,7 oC
Končna temperatura kombinacije vode in aluminija je 68,7 oC.
Pravilen odgovor je C.
5. Kos kovine z maso 300 gramov pri temperaturi 80 oC, potopljeno v 200 gramov vode pri 40 oC. Specifična toplota vode = 1 cal/g CoČe je končna temperatura mešanice kovine in vode 50o C in posoda ne absorbira toplote, potem je specifična toplota kovine ...
A. 0,15 kalorije/g Co
B. 0,22 kal/g Co
C. 1,50 kal/g Co
D. 4,8 kal/g Co
E. 7,2 kal/g Co
Razprava:
Znano je :
m kovine = 300 gramov
T kovina = 80 oC
m vode = 200 gramov
T vode = 40 oC
c vode = 1 kal/g Co
T končne mešanice kovine in vode = 50 oC
Vprašal :
kovina c?
Jawab :
Q kovina = (m)(c)(ΔT) = (300 gramov)(c kovina)(80oC - 50oC) = (300 gramov)(c kovina)(30 Co)
Q voda = (m)(c)(ΔT) = (200 gramov)(1 cal/g Co)(60oC - 50oC) = (200 gramov)(1 kcal/g Co)(10 °Co)
Blackova osnovna formula : sproščeni Q = absorbirani Q
Kovina ima višjo začetno temperaturo (80 oC), da kovina sprosti toploto, ima voda nižjo začetno temperaturo (40 oC) tako da voda absorbira toploto.
(300 gramov)(c kovina)(30 °Co) = (200 gramov)(1 kcal/g Co)(10 °Co)
(300)(c)(30) = (200)(1)(10)
9000 c = 2000
c = 2000 / 9000
c = 0,22 kal/g Co
Specifična toplota kovine je 0,22 cal/g Co.
Pravilen odgovor je B.
6. Dve enaki krogli imata enako temperaturo 40 oC, obe kroglici imata maso 10 gramov oziroma 40 gramov. Obe kroglici sta postavljeni v tekočino, tako da se temperatura obeh kroglic dvigne na 60oC. Če je specifična toplota krogle 2 cal/gr Co in 1 kalorija = 4,2 Joula, potem je razlika v toploti, ki jo absorbira vsaka kroglica, enaka ...
A. 5,04 x 103 Joule
B. 7,50 x 103 Joule
Cca 10,6 x 103 Joule
Š. 40 x 103 Joule
E. 42 x 103 Joule
Razprava:
Znano je :
m1 = 10 gramov
m2 = 40 gramov
T1 = T.2 = 40 oC
T akhir = 60 oC
c kroglica = 2 kaloriji/gr Co
Vprašal :
Kakšna je razlika v toploti, ki jo absorbira vsaka krogla?
Jawab :
Temperatura obeh kroglic se poveča, ker morata obe kroglici absorbirati toploto.
Q1 = (10 g)(2 kcal/g Co)(60oC–40oC) = (10 g)(2 kcal/g Co)(20 °Co) = 400 cal = (400)(4,2 J) = 1680 Joulov
Q2 = (40 g)(2 kcal/g Co)(60oC–40oC) = (40 g)(2 kcal/g Co)(20 °Co) = 1600 cal = (1600)(4,2 J) = 6720 Joulov
Razlika v toploti, ki jo absorbira vsaka krogla:
6720 J – 1680 J = 5040 J = 5,04 x 103 J
Pravilen odgovor je A.
7. Voda z maso 200 gramov in temperaturo 30 °C se zmeša z vrelo vodo z maso 100 gramov in temperaturo 90 °C. (Specifična toplota vode = 1 kal.gram -1 °C -1 ). Temperatura mešane vode v času toplotnega ravnovesja je….
A. 10 °C
B. 30°C
50°C
D. 75°C
V. 150°C
Razprava
Znano je, da :
Masa vode 1 (m 1 ) = 200 gramov
Temperatura vode 1 (T 1 ) = 30 ° C
Masa vode 2 (m 2 ) = 100 gramov
Temperatura vode 2 (T 2 ) = 90 ° C
Specifična toplota vode (c) = 1 kal.gram −1 °C −1
Vprašanje : končna temperatura mešanice
Odgovor :
Toplota, ki jo sprosti voda z visoko temperaturo (sproščeno Q) = toplota, ki jo absorbira voda z nizko temperaturo (absorbirano Q)

Pravilen odgovor je C.
8. 60 gramov vode s temperaturo 90 ° C (specifična toplota vode = 1 cal.g -1 . ° C -1 ) se zmeša s 40 grami podobne vode s temperaturo 25 ° C. Če na ta proces ne vplivajo drugi dejavniki, je končna temperatura mešanice ...
A. 15,4 ° C
B. 23,0 ° C
46,0 ° C
D. 64,0 ° C
E. 77,0 ° C
Razprava
Znano je, da :
Masa vode 1 (m 1 ) = 60 gramov
Temperatura vode 1 (T 1 ) = 90 ° C
Masa vode 2 (m 2 ) = 40 gramov
Temperatura vode 2 (T 2 ) = 25 ° C
Specifična toplota vode (c) = 1 cal · g⁻¹ · ° C⁻¹
Vprašanje : končna temperatura mešanice
Odgovor :
Toplota, ki jo sprosti voda z visoko temperaturo (sproščeno Q) = toplota, ki jo absorbira voda z nizko temperaturo (absorbirano Q)

Pravilen odgovor je D.
9. Led z maso M gramov pri temperaturi 0 ° C damo v vodo z maso 340 gramov pri temperaturi 20 ° C, ki je postavljena v posebno posodo. Predpostavimo, da posoda ne absorbira/oddaja toplote. Če je L ledu = 80 cal g -1 , c vode = 1 cal g -1 ° C -1 , se ves led stopi in je toplotno ravnovesje doseženo pri temperaturi 5 ° C, potem je masa ledu (M) ...
A. 60 gramov
B. 68 gramov
C. 75 gramov
D. 80 gramov
E. 170 grama
Razprava
Znano je, da :
Masa vode (m) = 340 gramov
Temperatura ledu (T es ) = 0 ° C
Temperatura vode (T vode ) = 20 ° C
Toplotno ravnotežna temperatura (T) = 5 ° C
Toplota taljenja ledu (L ledu ) = 80 cal g -1
Specifična toplota vode (c vode ) = 1 cal g⁻¹ ° C⁻¹
Vprašanje : Masa ledu (M)
Odgovor :
Blackovo načelo pravi, da je v izoliranem zaprtem sistemu toplota, ki jo sprosti objekt z visoko temperaturo, enaka toploti, ki jo absorbira objekt z nizko temperaturo.
Toplota, ki jo sprosti voda (sproščena Q) = toplota, ki jo absorbira led (absorbirana Q)

Pravilen odgovor je A.
Opombe:
Če je navedeno, da ima led temperaturo 0 °C, potem je voda še vedno v trdnem stanju. Če je navedeno, da ima voda temperaturo 0 ° C, potem je voda v tekočem stanju. Razlikujte uporabo besed led in voda. Ker je voda še vedno v trdnem stanju oziroma ledu, se absorbirana toplota najprej porabi za taljenje vsega ledu v vodo, zato je na desni strani zgornje enačbe dodana formula za izračun količine toplote, potrebne za taljenje ledu (m es L es ). Ko se ves led stopi v vodo, se dodatna toplota porabi za dvig temperature ledu z 0 ° C na 5 ° C.
10. Kovinski baker pri temperaturi 100 ° C damo v vodo z maso 128 gramov in temperaturo 30 ° C . Specifična toplota vode je 1 cal.g⁻¹ ° C⁻¹ , specifična toplota bakra pa 0,1 cal.g⁻¹ ° C⁻¹ . Če pride do toplotnega ravnovesja pri temperaturi 36 ° C, je masa kovine ...
A. 140 gramov
B. 120 gramov
C. 100 gramov
D. 80 gramov
E. 75 grama
Razprava
Znano je, da:
Temperatura bakra (T1 ) = 100 ° C
Specifična toplota bakra (c1 ) = 0,1 cal.g⁻¹ ° C⁻¹
Masa vode (m² ) = 128 gramov
Temperatura vode (T2 ) = 30 ° C
Specifična toplota vode (c² ) = 1 cal· g⁻¹ ° C⁻¹
Toplotno ravnotežna temperatura (T) = 36 ° C
Vprašanje: Masa bakra ( m1 )
Odgovor:
Blackovo načelo pravi, da je toplota, ki jo sprosti objekt z visoko temperaturo, enaka toploti, ki jo prejme objekt z nizko temperaturo.

Pravilen odgovor je B.
11. Tri kilograme črne svinčene palice s specifično toploto 1400 J.kg -1 C -1 pri temperaturi 80 ° C potopimo v 10 kg vode s specifično toploto 4200 J.kg -1 C -1 . Ko nastopi toplotno ravnovesje, je končna temperatura mešanice 20 ° C. Začetna temperatura vode je….
A. 20 ° C
B. 18 ° C
14 ° C
D. 12 ° C
E. 10 ° C
Razprava
Znano je, da:
Masa svinca (m1 ) = 3 kg
Specifična toplota kositra (c1 ) = 1400 J.kg⁻¹ C⁻¹
Temperatura kositra (T1 ) = 80 ° C
Masa vode (m² ) = 10 kg
Specifična toplota vode (c² ) = 4200 J.kg⁻¹ C⁻¹
Toplotno ravnotežna temperatura (T) = 20 ° C
Želena: Začetna temperatura vode ( T2 )
Odgovor:

Pravilen odgovor je C.
12. 50-gramski kovanec segrejemo na temperaturo 85 ° C, nato pa ga potopimo v posodo, ki vsebuje 50 gramov vode s temperaturo 29,8 ° C (specifična toplota vode = 1 cal.g -1 . ° C -1 ). Če je končna temperatura sistema 37 ° C in predpostavimo, da se toplota skozi posodo ne spremeni, potem je specifična toplota kovine ...
A. 0,12 kal.g⁻¹ . o C⁻¹
B. 0,30 kal.g -1 . o C -1
C. 1,50 kal.g⁻¹ . o C⁻¹
D. 4,8 kal.g⁻¹ . o C⁻¹
E. 7,2 kal.g⁻¹ . o C⁻¹
Razprava
Znano je, da:
Masa kovanca (m) = 50 gramov
Začetna temperatura kovanca (T1 ) = 85 ° C
Masa vode (m) = 50 gramov
Začetna temperatura vode (T2 ) = 29,8 ° C
Specifična toplota vode = 1 cal· g⁻¹ · ° C⁻¹
Končna temperatura sistema (T) = 37 ° C
Vprašanje: Specifična toplota kovine (c)
Odgovor:
Blackovo načelo pravi, da je sproščena toplota enaka absorbirani toploti. Toploto sprošča kovanec, vodo pa absorbira, dokler ni doseženo toplotno ravnovesje.
Vse enote so izražene v gramih, zato jih ni treba pretvarjati.
Sproščeni Q = absorbirani Q
m kovina c ΔT = m voda c ΔT
(50)(c)(85-37) = (50)(1)(37-29,8)
(50)(c)(48) = (50)(7,2)
(50)(c)(48) = (50)(7,2)
(c)(48) = 7,2
c = 7,2 / 48
c = 0,15 kal.g⁻¹ . o C⁻¹
13. Kovinski baker pri temperaturi 100 ° C damo v vodo z maso 128 gramov in temperaturo 30 ° C . Specifična toplota vode je 1 cal.g⁻¹ ° C⁻¹ , specifična toplota bakra pa 0,1 cal.g⁻¹ ° C⁻¹ . Če pride do toplotnega ravnovesja pri temperaturi 36 ° C, je masa kovine….
A. 140 gramov
B. 120 gramov
C. 100 gramov
D. 80 gramov
E. 75 grama
Razprava
Znano je, da:
Temperatura bakra (T1) = 100 oC
Specifična toplota bakra (c)1) = 0,1 kal.g-1 oC-1
Vodna masa (m2) = 128 gramov
Temperatura vode (T2) = 30 oC
Specifična toplota vode (c2) = 1 kal.g-1 oC-1
Toplotno ravnotežna temperatura (T) = 36 oC
Vprašanje: Masa bakra (m1)
Odgovor:
Blackovo načelo pravi, da je toplota, ki jo sprosti objekt z visoko temperaturo, enaka toploti, ki jo prejme objekt z nizko temperaturo.
Q bakra = Q vode
m1 c1 ΔT = m2 c2 ΔT
(m1)(0,1)(100-36) = (128)(1)(36-30)
(m1)(0,1)(64) = (128)(1)(6)
(m1)(6,4) = 768
m1 = 768/6,4
m1 = 120
Masa bakra je 120 gramov.
Pravilen odgovor je B.
14. Tri kilograme črne svinčene palice s specifično toploto 1400 J.kg -1 C -1 pri temperaturi 80 ° C potopimo v 10 kg vode s specifično toploto 4200 J.kg -1 C -1 . Po toplotnem ravnovesju je končna temperatura mešanice 20 ° C. Začetna temperatura vode je….
A. 20 oC
B. 18 oC
C. 14 oC
D. 12 oC
E. 10 oC
Razprava
Znano je, da:
Masa svinca (m1) = 3 kg
Specifična toplota kositra (c1) = 1400 J.kg-1 C-1
Temperatura kositra (T1) = 80 oC
Vodna masa (m2) = 10 kg
Specifična toplota vode (c2) = 4200 J.kg-1 C-1
Toplotno ravnotežna temperatura (T) = 20 oC
Želena: Začetna temperatura vode (T2)
Odgovor:
Sproščeno Q = prejeto Q
Q kositra = Q vode
m1 c1 ΔT = m2 c2 ΔT
(3)(1.400)(80-20) = (10)(4.200)(20-T)
(4.200)(60) = (42.000)(20-T)
252.000 = 840.000 – 42.000 T
42.000 T = 840.000 – 252.000
42.000 T = 588.000
T = 588.000 / 42.000
T = 14
Začetna temperatura vode je 14oC.
Pravilen odgovor je C.
15. Led z maso M gramov pri temperaturi 0 ° C damo v vodo z maso 340 gramov pri temperaturi 20 ° C, ki je postavljena v posebno posodo. Predpostavimo, da posoda ne absorbira/oddaja toplote. Če je L ledu = 80 cal g -1 , c vode = 1 cal g -1 ° C -1 , se ves led stopi in je toplotno ravnovesje doseženo pri temperaturi 5 ° C, potem je masa ledu (M) ...
A. 60 gramov
B. 68 gramov
C. 75 gramov
D. 80 gramov
E. 170 grama
Razprava
Znano je :
Masa vode (m) = 340 gramov
Temperatura ledu (Tes) = 0oC
Suha voda (Tzrak) = 20oC
Toplotno ravnotežna temperatura (T) = 5oC
Talilna toplota ledu (Les) = 80 kal g-1
Specifična toplota vode (czrak) = 1 kal g-1 oC-1
Vprašal Masa ledu (M)
Jawab :
Črno načelo navaja, da je v izoliranem zaprtem sistemu toplota, ki jo sprosti objekt z visoko temperaturo, enaka toploti, ki jo absorbira objekt z nizko temperaturo.
Toplota, ki jo sprosti voda (sproščena Q) = toplota, ki jo absorbira led (absorbirana Q)
mzrak czrak (T) = mes Les +mes czrak (T)
(340)(1)(20-5) = M(80) + M(1)(5-0)
(340)(15) = 80 milijonov + 5 milijonov
5100 = 85 milijonov
M = 5100/85
M = 60 gramov
Pravilen odgovor je A.
Opombe:
Če je navedeno, da ima led temperaturo 0o potem je voda še vedno v trdnem stanju. Če je navedeno, da je temperatura vode 0oC, potem je voda v tekočem stanju. Razlikujte uporabo besed led in voda. Ker je voda še vedno v trdnem stanju oziroma ledenem stanju, se najprej absorbirana toplota porabi za taljenje vsega ledu v vodo, zato je na desni strani zgornje enačbe dodana formula za izračun količine toplote za taljenje ledu (mes Les). Ko se ves led stopi v vodo, se za dvig temperature ledu od 0 uporabi dodatna toplota.oC postane 5oC.
Vir vprašanja:
Vprašanja iz fizike za nacionalni izpit za višjo srednjo šolo/poklicno srednjo šolo