Primeri vprašanj o toploti in spremembah agregatnega stanja

15 primerov toplote in sprememb agregatnega stanja

Razprava o toplotnih težavah

1. Za dvig temperature morske vode za 1 °C je potrebnih 3900 joulov toplote . Če je specifična toplota morske vode 3,9 × 10³ ^J /kg°C, potem je masa morske vode…

A. 100 kg

B. 10 kg

C. 1 kg

D. 0,1 kg

Razprava

Znano je, da:

Sprememba temperature ( ΔT ) = 1 ^° C

Toplota (Q) = 3900 Joulov

Specifična toplota morske vode (c) = 3,9 x 10³ ^J /kg°C = 3900 J/kg°C

Vprašanje: Masa morske vode (m³)

Odgovor:

Formula za toploto:

Q = mcΔT

Opis: Q = toplota, m = masa, c = specifična toplota, ΔT = sprememba temperature

m = Q / c Δ T = 3900 / (3900)(1) = 3900 / 3900 = 1

Torej je masa morske vode (m) = 1 kilogram

Pravilen odgovor je C.

2. Baker z maso 2 kg pri temperaturi 30 °C prejme 39.000 J toplote. Če je specifična toplota bakra 390 J/kg °C, je končna temperatura bakra ...

A. 80 °C

B. 50°C

30°C

D. 20°C

Razprava

Znano je, da:

Masa (m) = 2 kg

Začetna temperatura (T1 ₎ = 30 ^° C

Absorbirana toplota (Q) = 39.000 Joulov

Specifična toplota (c) bakra = 390 J/kg ^° C

Vprašanje: Končna temperatura bakra ( _T2 )

Odgovor:

Formula za toploto:

Q = mc ΔT

Opis: Q = toplota, m = masa, c = specifična toplota, ΔT = sprememba temperature

Q = mc ΔT = mc ( _T² – _T¹ )

39.000 = (2)( 390)(T ₂ – 30)

100 = (2)(1)(T2 _– 30)

100 = (2)(T2 _– 30)

50 = T ₂ – 30

T2 = 50 + ₃₀

T2 = 80 _° ^C

Pravilen odgovor je A.

3. Za segrevanje 5 kg vode s 15 °C na 40 °C je potrebna količina toplote ...

(specifična toplota vode 4,2 × 10³ ^J /kg°C)

A. 525.000 J

B. 420.000 J

Približno 150.000 J

D. 21.000 J

Razprava

Znano je, da:

Masa (m) = 5 kg

Začetna temperatura (T1 ₎ = 15 °C

Končna temperatura (T2 ₎ = 40 °C

Specifična toplota vode (c) = 4,2 × 10³ ^J /kg°C

Vprašano: Vročina (Q)

Odgovor:

Formula za toploto:

Q = mc ΔT

Q = (5 kg)( 4,2 × 10³ ^J /kg°C)(40°C – 15°C)

Q = (5)( 4,2 × 10³ ^J )(25)

Q = 525 x ^10³ J

Q = 525.000 Joulov

Pravilen odgovor je A.

4. 2 kg vode s temperature 24 °C se segreje na 90 °C. Če je specifična toplota 4.200 Joulov/kg °C, potem voda prejme toploto ...

A. 336.000 joulov

B. 259.200 džulov

C. 554.400 joulov

D. 543.600 joulov

Razprava

Znano je, da:

Masa vode (m) = 2 kg

Začetna temperatura (T1 ₎ = 24 °C

Končna temperatura (T2 ₎ = 90 °C

Specifična toplota vode (c) = 4.200 Joulov/kg°C

Vprašanje: Toplota (Q), ki jo prejme voda, je….

Odgovor:

Kalorije:

Q = m c ΔT

Q = (2 kg)( 4.200 Joulov/kg°C)(90°C – 24°C)

Q = (2 kg)( 4.200 Joulov/kg°C)(66°C)

Q = (132)( 4.200 Joulov)

Q = 554.400 Joulov

Pravilen odgovor je C.

5. Voda z maso 5 gramov se segreje od 10 °C do 40 °C. Če je specifična toplota vode 1 cal/gr °C, je količina toplote, potrebna za dvig temperature vode, ...

A. 100 kalorij

B. 150 kalorij

C. 200 kalorij

D. 400 kalorij

Razprava

Znano je, da:

Masa (m) = 5 gramov

Začetna temperatura (T1 ₎ = 10 ^° C

Končna temperatura (T2 ₎ = 40 ^° C

Specifična toplota vode (c) = 1 cal/gr°C

Vprašanje: Toplota, potrebna za dvig temperature vode

Odgovor:

Formula za toploto:

Q = mc ΔT

Q = (5 gramov)( 1 kcal/gr°C)(40 ^° C – 10 ^° C)

Q = (5)( 1 kcal)(30)

Q = 150 kalorij

Pravilen odgovor je B.

6. Najboljši prevodnik toplote je ...

A. aluminij

B. živo srebro

C. železo

D. steklo

Razprava

Ali material dobro prevaja toploto ali ne, je odvisno od vrste materiala. Fizikalna količina, ki kaže na sposobnost materiala za prevajanje toplote, se imenuje toplotna prevodnost. Višja kot je toplotna prevodnost, boljša je sposobnost materiala za prevajanje toplote.

Spodaj so vrednosti toplotne prevodnosti več materialov:

Aluminij = 200 J/m/s ^C₂O

Železo = 40 J/ms ^C₂O

Živo srebro = 8,30 J/ms ^C₂O

Steklo = 0,84 J/m/s ^C₂O

Glede na zgornje podatke ima aluminij največjo vrednost toplotne prevodnosti.

Pravilen odgovor je A.

7. 0,2 kg vode pri temperaturi 25 ^° C se segreje s toploto 42.000 Joulov. Če je specifična toplota vode = 4200 J/kg ^° C, je končna temperatura vode ...

A. 100 ^° C

B. 80 ^° C

75 ^° C

D. 50 ^° C

Razprava

Vse enote so izražene v mednarodnih enotah, razen temperaturnih enot, ki ostajajo v Celziju, ker se za toploto uporablja enota J/kg ^° C.

Znano je, da:

Masa vode (m) = 0,2 kg

Toplota (Q) = 42.000 Joulov

Specifična toplota vode (c) = 4200 J/kg ^° C

Začetna temperatura (T1 ₎ = 25 ^° C

Vprašanje: Končna temperatura ( _T2 )

Odgovor:

Formula za toploto:

Q = mc ΔT = mc ( _T² – _T¹ )

Opis formule:

Q = toplota, m = masa, c = specifična toplota, ΔT = sprememba temperature, T1 ₌ začetna temperatura, T2 ₌ končna temperatura

Končna temperatura vode je:

Q = mc( _T² – _T¹ )

42.000 = (0,2)(4200)(T2 _– 25)

42.000 = 840 (T2 _– 25)

42.000 = 840 T ₂ – 21.000

42.000 + 21.000 = 840 _T2

63.000 = 840 _T2

T2 = _63.000 / 840

T2 = 75 _° ^C

Pravilen odgovor je C.

Spremembe temperature in spremembe oblike

8. Na podlagi grafa je količina toplote, ki jo 5 kg vode potrebuje pri prehodu iz točke C v točko D (specifična toplota vode = 4.200 J/kg ^° C), enaka ...

A. 210.000 J

B. 420.000 J

Približno 21.000.000 J

D. 42.000.000 J

Razprava

Znano je, da:

Masa vode (m) = 5 kg

Specifična toplota vode (c) = 4200 J/kg ^° C

Začetna temperatura (T1 ₎ = 0 ^° C

Končna temperatura (T2 ₎ = 10 ^° C

Sprememba temperature ( ΔT) = 10 ^° C – 0 ^° C = 10 ^° C

Vprašanje: Absorbirana toplota (Q)

Odgovor:

Formula za toploto:

Q = mc ΔT = (5 kg)(4200 J/kg ^° C)( 10 ^° C) = (5)(4200 J)( 10 ) = (50)(4200 J) = 210.000 Joulov

Pravilen odgovor je A.

9. Poglejte graf ob strani! Količina toplote, potrebna za pretvorbo 200 gramov ledu v procesu A v C, če je specifična toplota ledu 2100 J/kg ^° C in talilna toplota ledu 336.000 J/kg, je ...

A. 4.200 joulov

B. 67.200 džulov

C. 71.400 joulov

D. 75.600 joulov

Razprava

Znano je, da:

Vse enote morajo biti izražene v mednarodnem sistemu enot.

Masa ledu (m) = 200 gramov = 200/1000 kilogramov = 0,2 kilograma

Specifična toplota (c) = 2100 J/kg ^° C

Toplota taljenja ledu (LF ₎ = 336.000 J/kg

Vprašanje: Koliko toplote je potrebne v procesu od A do C?

Odgovor:

V procesih od A do B led absorbira toploto, da se njegova temperatura zviša z -10 ^° C na 0 ^° C.

Količina toplote, absorbirane v procesih od A do B, se izračuna po toplotni formuli:

Q = mc ΔT

Opis formule: Q = absorbirana toplota, m = masa ledu, c = specifična toplota ledu, ΔT = sprememba temperature

Torej je količina absorbirane toplote:

Q1 = mcΔT = (0,2)( 2100)(0-(-10) = ₍ 0,2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 Joulov

V procesih od B do C se toplota absorbira za taljenje vsega ledu v vodo. Pri tem procesu pride le do spremembe agregatnega stanja, ne pa do spremembe temperature. Temperatura ledu in vode ostane pri 0 ^° C.

Količina toplote, absorbirane v procesih B do C, se izračuna po toplotni formuli:

Q2 = m L _F = (0,2 kg)( 336.000 J _/ kg) = 67200 Joulov

Količina toplote, absorbirane v procesu od A do C:

Q = _Q1 + Q2 ₌ 4200 joulov + 67200 joulov = 71400 joulov

Pravilen odgovor je C.

10. Poglejte si naslednji graf eksperimentalnih rezultatov!

Če segrejemo 2 kg vode in je toplota vodne pare = 2,27 x 10 ⁶ J/kg, specifična toplota vode = 4.200 J/kg ^° C in zračni tlak 1 atmosfera, potem je količina toplote, potrebna za proces od B do C, enaka ...

A. 3.360 kilodžulov

B. 4.540 kilodžulov

C. 4.876 kilodžulov

D. 5.212 kilodžulov

Razprava

Znano je, da:

Masa vode (m) = 2 kg

Toplota vodne pare (L _V ) = 2,27 x 10 ⁶ J/kg

Specifična toplota vode (c) = 4.200 J/kg ^° C

Vprašanje: Količina toplote, ki se absorbira med procesom od B do C.

Odgovor:

V postopkih od A do B se toplota, ki jo absorbira voda, uporabi za dvig temperature vode s 60 ^° C na 100 ^° C. Pri zračnem tlaku 1 atmosfere je vrelišče vode 100 ^° C in po dosegu temperature 100 ^° C voda ne doživi nadaljnjih temperaturnih sprememb, temveč se spremeni iz tekočine v plinasto stanje.

V procesih od B do C se absorbirana toplota uporabi za izhlapevanje vse vode v plin. Količina absorbirane toplote se izračuna po formuli:

Q = m L _V = (2 kg)(2,27 x 10 ⁶ J/kg) = 4,54 x 10 ⁶ Joulov = 4540 x 10 ³ Joulov = 4540 kilodžulov

Pravilen odgovor je B.

11.

Bodite pozorni na naslednji graf
Led z maso 50 gramov se segreje od -5^oC do vode s temperaturo 60^oC vode. Če je talilna toplota ledu = 80 kal/gram, je specifična toplota ledu = 0,5 kal/gram ^oC, specifična toplota vode = 1 cal/gram ^oC, potem je količina toplote, potrebna med procesom od C do D….

A. 125 kalorij
B. 3.000 kalorij
C. 4.000 kalorij
D. 7.125 kalorij

Razprava

Znano je, da:
Masa ledu (m es) = 50 gramov
Temperatura ledu (T es) = -5 ^oC
Specifična toplota ledu (c es) = 0,5 cal/gram ^oC
Toplota taljenja ledu (L ledu) = 80 kal/gram
Temperatura vode (T vode) = 60 ^oC
Specifična toplota vode (c vode) = 1 cal/gram ^oC
Vprašanje: Količina toplote v procesu od C do D
Odgovor:

V procesu od A do B se temperatura ledu spremeni od -5 ^oC postane 0 ^oC
V procesih od B do C se ves led spremeni v vodo (trdna snov se spremeni v tekočino). Pri tem procesu se temperatura ne spremeni.
V procesu C do D se temperatura vode spremeni od 0 ^oC postane 60 ^oC

Toplota, potrebna v procesih od A do B:
Q = mcΔT
Q = (m_es)(c)_es)(0 – T_es)
Q = (50)(0,5)(0-(-5)) = (50)(0,5)(5) = 125 kalorij
Toplota, potrebna v postopkih B do C:
Q = m L
Q = m_es L_es
Q = (50)(80) = 4000 kalorij
Toplota, potrebna v procesih C do D:
Q = mcΔT
Q = (m_zrak)(c)_zrak)(T_zrak - 0)
Q = (50)(1)(60-0) = (50)(1)(60) = 3000 kalorij

Toplota, potrebna v postopkih od A do D:
Q = 125 + 4000 + 3000
Q = 7125 kalorij

Avtor izračuna količino toplote, potrebne za vsak proces, da bi vam pomagal razumeti, kako rešiti tovrstni problem. Vprašanje je toplota, potrebna za procese od C do D.

Pravilen odgovor je B.

12.

Na podlagi grafa poleg števila vročina V procesu ABC je potrebnih 3 kg ledu ... (specifična toplota es = 2.100 J/kg^oC, talilna toplota es = 336.000 J/kg)

A. 630 kJ
B. 819 kJ
približno 1071 kJ
D. 3276 kJ

Razprava

Zgornja grafika prikazuje postopek spreminjanja agregatnega stanja ledu v vodo.
V procesu AB se toplota uporablja za dvig temperature ledu z -10^oC do 0^oC.
Q = mc (delta T)
Q = (3)(2100)(0-(-10)) = (3)(2100)(10) = 63.000 Joulov = 63 kJ (kj = kilo Joulov)
Pri postopku BC se toplota uporablja za taljenje vsega ledu v vodo. Pri tem postopku se temperatura ledu ne spremeni.
Q = m L_F
Q = (3)(336.000) = 1.008.000 Joulov
Količina toplote, potrebna za led v procesu ABC, je:
63 kJ + 1.008 kJ = 1071 kJ
Pravilen odgovor je C.

13.

Bodite pozorni na graf segrevanja 500 gramov ledu pri temperaturi -10^oC pod! Če je specifična toplota ledu 2100 J/kg^oC, specifična toplota vode 4.200 J/kg^oC, talilna toplota ledu pa je 336.000 J/kg. Koliko toplote je potrebne za proces BCD?

A. 31.500 J
B. 63.000 J
Približno 168.000 J
D. 231.000 J

Razprava
Masa ledu je izražena v gramih, zato jo pretvorite v kilograme (mednarodne enote). 500 gramov = 0,5 kg.
V procesu BC se toplota uporablja za taljenje vsega ledu v vodo.
Q = m L_F
Q = (0,5)(336.000) = 168.000 Joulov
V postopku CD se toplota uporablja za dvig temperature vode od 0^oC do 30^oC
Q = mc (delta T)
Q = (0,5)(4200)(30-0) = (0,5)(4200)(30) = 63.000 Joulov
Količina toplote, potrebna za led v procesu BCD:
168.000 joulov + 63.000 joulov = 231.000 joulov
Pravilen odgovor je D.

14.
Poglejte si spodnji graf segrevanja za 1 kg ledu! Če je specifična toplota ledu 2.100 J/kg^oC, talilna toplota ledu je 336.000 J/kg, specifična toplota vode pa 4.200 J/kg.^oC, potem je toplota, potrebna v procesu PQR, ...
A. 10.500 J
B. 21.000 J
Približno 336.000 J
D. 346.500 J
Razprava
V procesu PQ se toplota uporablja za dvig temperature ledu z -5^oC do 0^oC
Q = mc (delta T)
Q = (1)(2100)(0-(-5)) = (1)(2100)(5) = 10.500 Joulov
V postopku QR se toplota uporablja za taljenje vsega ledu v vodo.
Q = m L_F
Q = (1)(336.000) = 336.000 Joulov
Količina toplote, potrebna za led v procesu PQR, je:
10.500 joulov + 336.000 joulov = 346.500 joulov
Pravilen odgovor je D.

15. Poglejte si spodnji graf segrevanja za 1 kg ledu!

Če je specifična toplota ledu 2.100 J/kg ^° C, talilna toplota ledu 336.000 J/kg in specifična toplota vode 4.200 J/kg ^° C, potem je toplota, potrebna v procesu PQR, ...

A. 10.500 J

B. 21.000 J

Približno 336.000 J

D. 346.500 J

Razprava

Znano je, da:

Masa ledu = 1 kg

Toplota taljenja ledu (LF ₎ = 336.000 J/kg

Specifična toplota ledu (c es) = 2.100 J/kg ^° C

Specifična toplota vode (c vode) = 4.200 J/kg ^° C

Vprašanje: Toplota, potrebna v procesu PQR

Odgovor:

V procesu P v Q se toplota uporablja za zvišanje temperature ledu od -5 ^° C do 0 ^° C. Toplota se izračuna po formuli: Q = mc ΔT, kjer je Q = toplota, m = masa ledu, c = specifična toplota ledu, ΔT = sprememba temperature od -5 ^° C do 0 ^° C.

Toplota, potrebna v procesu P do Q:

Q = mc ΔT = (1)(2100)(0-(-5)) = (2100)(5) = 10500 Joulov

Pri postopku Q v R se toplota porabi za taljenje vsega ledu v vodo. Pri tem postopku se temperatura ne spremeni. Toplota se izračuna po formuli: Q = m L _F , kjer je Q = toplota, m = masa ledu, L _F = talilna toplota ledu.

Toplota, potrebna v procesu Q do R:

Q = m L _F = (1)(336.000) = 336.000 Joulov

Skupaj kalorij:

10500 + 336.000 = 346.500 Joulov

Pravilen odgovor je D.

Vir vprašanja:

Vprašanja za nacionalni izpit iz naravoslovja v osnovni/islamski osnovni šoli