Toplotna formula Sprememba stanja Prenos toplote

Primeri vprašanj in formul za toplotne spremembe agregatnega stanja, prenos toplote, Blackov princip

Toplota fuzije

1. Talilna toplota vode je 80 kal/gram. To pomeni….

A. Za segrevanje 1 grama vode za 1 stopinjo je potrebnih 80 kalorij.
B. Za popolno pretvorbo 1 grama vode v paro je potrebnih 80 kalorij.
C. Za vzdrževanje temperature 1 grama vode je potrebnih 80 kalorij.
D. Za popolno pretvorbo 1 grama ledu v vodo je potrebnih 80 kalorij.

Razprava
Pravilen odgovor je D.

Sprememba oblike

2.
Poglejte si graf rezultatov naslednjega poskusa!

2 kg vode pri temperaturi 60 ^° C bosta izhlapela. Če je toplota vodne pare 2,27 x 10 ⁶ J/kg, specifična toplota vode 4200 J/(kg ^° C) in zračni tlak 76 cmHg, potem je toplota, potrebna za proces BC….

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

Razprava
Znano je, da:
Masa vode (m) = 2 kg
Temperatura vode (T) = 60^oC
Toplota vodne pare (L)_V) = 2,27 x 10⁶ J/kg
Specifična toplota vode (c) = 4200 J/(kg ^oC)
Zračni tlak (P) = 76 cmHg
Vprašanje: Toplota, potrebna za postopek BC
Odgovor:
Postopek AB = Voda se segreva s temperature 60^oC do 100^oC. Pri tem postopku se toplota uporablja za zvišanje temperature vode. Toplota se izračuna po formuli: Q = mc ΔT
Postopek BC = Voda izhlapeva. Pri tem postopku se toplota ne uporablja za zvišanje temperature, temveč za izhlapevanje vode. Toplota se izračuna po formuli: Q = m L_V
Postopek C- = Para se segreva. Pri tem postopku se toplota uporablja za zvišanje temperature pare. Toplota se izračuna po formuli: Q = mc ΔT.
Če se torej temperatura vode spremeni, se uporabi toplotna formula Q = mc ΔT, če pa se spremeni oblika vode, se uporabi toplotna formula Q = m L_V.

Toplota, potrebna za postopek 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 kilodžulov
Pravilen odgovor je B.

3. Sledijo skupine sprememb agregatnega stanja, ki sproščajo toploto:
A. Zamrzovanje, kondenzacija, sublimacija
B. Taljenje, izhlapevanje, kristalizacija
C. Taljenje, izhlapevanje, kondenzacija
D. Zamrzovanje, izhlapevanje, sublimacija
Razprava
Na splošno obstajata dve vrsti sprememb agregatnega stanja, in sicer spremembe agregatnega stanja, ki absorbirajo toploto, in spremembe agregatnega stanja, ki sproščajo/sproščajo toploto.
Pri spremembi stanja, ki absorbira toploto, telo absorbira toploto, dokler se toplota v telesu ne poveča, nato se stanje telesa spremeni. Pri spremembi stanja, ki sprošča toploto, telo sprošča toploto, dokler se toplota v telesu ne zmanjša, nato se stanje telesa spremeni.
Če predmet absorbira toploto, se njegovo agregatno stanje spremeni iz trdnega v tekoče in nato v plinasto.
Če predmet sprosti toploto, se njegovo agregatno stanje spremeni iz plinastega v tekoče in nato trdno.

Bodite pozorni na odgovor na zgornje vprašanje.
Zmrzovanje = sprememba agregatnega stanja predmeta iz tekočega v trdno (sproščanje toplote)
Kondenzacija = sprememba agregatnega stanja predmeta iz plinastega v tekoče (sproščanje toplote)
Sublimacija = sprememba agregatnega stanja predmeta iz plinastega v trdno (sproščanje toplote)
Taljenje = sprememba agregatnega stanja predmeta iz trdnega v tekoče (absorbira toploto)
Izhlapevanje = sprememba agregatnega stanja predmeta iz tekočine v plin (absorbira toploto)
Kristalizacija = sprememba agregatnega stanja predmeta iz trdnega v plinasto (absorbira toploto)
Pravilen odgovor je A.

Prenos toplote

4. Stekleno okno ima debelino 8 mm in površino 1 m²²Če je zunanja temperatura zraka 30^oC in v 20^oC, toplotna prevodnost stekla pa je 0,8 W/m^oC, potem je količina energije, ki preide skozi steklo v 1 uri ... megadžulov
A. 360
B. 36
C. 6
D. 3,6
Razprava
Znano je, da:
Debelina stekla (l) = 8 mm = 8 / 1000 = 0,008 m
Steklena površina (A) = 1 m²
Temperaturna razlika (ΔT) = 30^oC–20^oC = 10^oC
Toplotna prevodnost stekla (k) = 0,8 W/m^oC
Časovni interval (t) = 1 ura = 60 (60 sekund) = 3600 sekund
Vprašanje: Količina energije, ki preide skozi steklo v 1 uri
Odgovor:
Formula za hitrost prenosa toplote s prevodnostjo:

Količina energije, ki preide skozi steklo v 1 uri:

Pravilen odgovor je D.

5. Kovinska palica je dolga 1 m. En konec se segreva pri konstantni temperaturi 150^oC, medtem ko se drugi konec vzdržuje pri sobni temperaturi, in sicer 30^oC. Temperatura dela palice, ki je 30 cm oddaljen od segretega konca, je….
A. 36^oC
B. 84^oC
C. 114^oC
D. 125^oC
Razprava
Znano je, da:
Dolžina kovinske palice (l) = 1 meter
Temperaturna razlika (ΔT) = 150^oC–30^oC = 120^oC
Vprašanje: Temperatura dela palice, ki je 30 cm oddaljen od segretega konca
Odgovor:
Izračunajte hitrost prenosa toplote s kondukcijo:

Izračunajte temperaturo dela palice, ki je 30 cm oddaljen od segretega konca:
Dolžina kovinske palice (l) = 30 cm = 0,3 metra
Temperaturna razlika (ΔT) = 150–T

Pravilen odgovor je C.

Vir vprašanja:

Vprašanja iz fizike SBMPTN