Exempelfrågor om temperatur och värme

15 exempel på temperatur- och värmefrågor

Termometerkalibrering

1. En kalibrerad termometer X visar -30 ^°C för vattens fryspunkt och 90 ^°C för vattens kokpunkt. En temperatur på 60 ^°C för X är lika med...

A. 20 ^° C

B. 45 ^° C

C. 50 ^° C

D. 75 ^° C

Ö. 80 ^° C

Diskussion

Det är känt att:

Fryspunkten för vatten på termometern X = -30 ^°C

Vattnets kokpunkt på termometern X = 90 ^°C

Fråga: 60 ^o X = … ^o C

Jawab:

På Fahrenheitskalan är vattnets fryspunkt 32 ^° F och vattnets kokpunkt är 212 ^° F. Mellan vattnets fryspunkt och kokpunkt är skillnaden 212 ^°F – 32 ^°F = 180 ^°F.

På Celsiusskalan är vattnets fryspunkt 0 ^° C och vattnets kokpunkt 100 ^° C. Mellan vattnets fryspunkt och kokpunkt är skillnaden 100 ^°C – 0 ^°C = 100 ^°C.

På X-skalan är vattnets fryspunkt -30 ^o X och vattnets kokpunkt är 90 ^o X. Mellan vattnets fryspunkt och kokpunkt är skillnaden 90 ^o – (-30 ^o ) = 90 ^o + 30 ^o = 120 ^o.

Konvertera X-skala till Celsius-skala:

Det rätta svaret är D.

Expansion

2. En metallstång värms upp till en temperatur av 80 ^{° C} och dess längd blir 115 cm. Om metallens linjära expansionskoefficient är 3.10⁻³ ^{° C⁻¹} och metallens initialtemperatur är 30 ^° C, då är metallens initiala längd….

A. 100 cm

B. 101,5 cm

Ca 102 cm

Djup 102,5 cm

Övre 103 cm

Diskussion

Det är känt att:

Initialtemperatur (T1 ₎ = 30 ^° C

Sluttemperatur (T2 ₎ = 80 ^° C

Temperaturförändring (ΔT) = 80 ^° C – 30 ^° C = 50 ^° C

Metallens linjära expansionskoefficient (α) ^{= 3.10⁻³ o} C⁻¹

Slutlig metalllängd (L) = 115 cm

Önskad: Ursprunglig metalllängd (L _o )

Jawab:

Längdutvidgningsformel:

Det rätta svaret är A.

3. En mässingsstång är från början 40 cm lång. När den upphettas vid en temperatur av 80 ^{° C blir dess längd 40,04 cm .} Om mässingens linjära expansionskoefficient är 2,0 x 10⁻¹ ^{° C⁻¹} så är mässingsstångens initialtemperatur….

A. 20 ^° C

B. 22 ^° C

C. 25 ^° C

D. 30 ^° C

Ö. 50 ^° C

Diskussion

Det är känt att:

Sluttemperatur (T2 ₎ = 80 ^° C

Ursprunglig längd (L _o ) = 40 cm

Slutlig längd (L) = 40,04 cm

Längdökning (ΔL) = 40,04 cm – 40 cm = 0,04 cm

Mässingens linjära expansionskoefficient (α) = 2,0 ^{x 10⁻⁶ °} C⁻¹

Fråga: Initialtemperatur ( _T1 )

Jawab:

Metallutvidgningsformel:

0,04 = (2,0 x 10⁻⁴ ⁾ (40)(80 – _T1 )

0,04 = (80 x ^10⁻⁴ )(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 ^° C

Det rätta svaret är D.

Värmeöverföring genom ledning

4. Metallstavar av samma storlek, men gjorda av olika metaller, sammanfogas enligt bilden nedan. Om värmeledningsförmågan för metall I är 4 gånger högre än ledningsförmågan för metall II, då är temperaturen vid övergången mellan de två metallerna…

A. 45⁰ C

B. 40 ⁰ ​​°C

C. 35 ⁰ C

D. 30 ⁰ C

Ö. 25 ⁰ C

Diskussion

Det är känt att:

Samma stamstorlek

Värmeledningsförmågan hos metall I = 4k

Värmeledningsförmågan hos metall II = k

Metallspetstemperatur I = 50 ⁰ C

Temperatur på metallspets II = 0 ^° C

Frågade: Temperatur vid övergången mellan de två metallerna

Jawab:

Formeln för värmeöverföringshastigheten genom ledning:

Beskrivning: Q/t = värmeöverföringshastighet, k = värmeledningsförmåga, A = ytarea, T1 _- T2 ₌ temperaturförändring, l = stavens längd

Temperatur vid gränsplanet P och Q:

Två metallstavar A och B har samma storlek, så stavarnas yta (A) och längd (l) elimineras från ekvationen.

Det rätta svaret är B.

5. Var uppmärksam på följande påstående!

(1) Metallledningsförmåga

(2) Temperaturskillnaden mellan metalländarna

(3) Metalllängd

(4) Metallmassa

Faktorerna som avgör värmeutbredningshastigheten i metall är...

A. (1), (2) och (3)

B. (1) och (4)

C. (2) och (4)

D. (3) och (4)

Endast E. (4)

Diskussion

Baserat på formeln för värmeöverföringshastigheten genom ledning är de faktorer som bestämmer värmeöverföringshastigheten metallens konduktivitet (k), temperaturskillnaden mellan metallens ändar (T) och metallens längd (l). Metallens massa har ingen effekt.

Det rätta svaret är A.

6. Två PQ-stavar av samma storlek, men olika typer av metall, är fästa enligt figuren nedan. Om värmeledningskoefficienten P är dubbelt så stor som värmeledningskoefficienten Q, då är temperaturen vid gränsen mellan P och Q...

A. 84°C

B. 78°C

C. 72°C

D. 70°C

Ö. 90°C

Diskussion

Det är känt att:

PQ-stavar har samma storlek.

Värmeledningskoefficient för metall P (kP ₎ = 2k

Värmeledningskoefficient för metall Q (k _Q ) = k

Fråga: Temperatur vid randplanen P och Q

Jawab:

Formeln för värmeöverföringshastigheten genom ledning:

Beskrivning: Q/t = värmeöverföringshastighet, k = värmeledningsförmåga, A = ytarea, T1 _- T2 ₌ temperaturförändring, l = stavens längd

Temperatur vid gränsplanet P och Q:

Stavarna PQ har samma storlek, så A och l elimineras ur ekvationen.

Det finns inget rätt svar.

Ändring av formulär

7. 1 kg is vid en temperatur av 0 ^° C blandas med 0,5 kg vatten vid en temperatur av 0 ^° C, sedan...

A. en del av vattnet fryser

B. en del av isen smälter

C. all is smälter

D. allt vatten fryser

E. ismassan i vatten förblir konstant

Diskussion

Ordet is anger vatten i fast form, medan ordet vatten anger vatten i flytande form.

Vid 0 ^° C övergår is från fast till flytande. För denna tillståndsförändring måste isen absorbera värme. Is blandas med vatten, så isen bör absorbera värme från vattnet. Vattnet är dock också vid 0 ^° C, så ingen värme kan absorberas av isen. Därför förblir ismassan i vattnet konstant.

Det rätta svaret är E.

Svart princip

8. I ett järnkärl med en massa på 200 gram finns det 100 gram olja med en temperatur på 20 ^° C. I kärlet placeras 50 gram järn med en temperatur på 75 ^{° C. Om kärlets temperatur stiger med 5 °} C och oljans specifika värme = 0,43 cal/g ^° C, då är järnets specifika värme...

A. 0,143 kcal/g ^o C

B. 0,098 kcal/g ^o C

C. 0,084 kcal/g ^o C

D. 0,075 kcal/g ^o C

E. 0,064 kcal/g ^o C

Diskussion

Det är känt att:

Järnkärlets massa (m) = 200 gr

Järnkärlets initialtemperatur (T1 ₎ = 20 ^° C

Oljan finns i järnkärlet så oljans temperatur = järnkärlets temperatur.

Sluttemperaturen för järnkärlet (T2 ₎ = 20 ^° C + 5 ^° C = 25 ^° C

Oljemassa (m) = 100 gram

Specifik oljans värme (c olja) = 0,43 kcal/g ^o C

Ursprunglig oljetemperatur (T1 ₎ = 20 ^° C

Oljan är i ett kärl så att oljan är i termisk jämvikt med järnkärlet. Så om järnkärlets sluttemperatur är 25 ^° C, då är oljans sluttemperatur 25 ^° C.

Slutlig oljetemperatur (T2 ₎ = 20 ^° C + 5 ^° C = 25 ^° C

Järnmassa (m) = 50 gram

Järnets initialtemperatur (T1 ₎ = 75 ^° C

Järn är nedsänkt i olja i ett kärl, så järnet är i termisk jämvikt med oljan och kärlet. Så om kärlets sluttemperatur är 25 ^° C, då är järnets sluttemperatur 25 ^° C.

Fråga: Specifik värme för järn (c-järn)

Jawab:

Värme som frigörs av järn:

Q = mc ΔT = (50)(c)(75-25) = (50)(c)(50) = 2500 kalorier

Värme som absorberas av järnkärlet:

Q = mc ΔT = (200)(c)(25-20) = (200)(c)(5) = 1000 kalorier

Värme absorberad av olja:

Q = mc ΔT = (100)(0,43)(25-20) = (43)(5) = 215 kalorier

Blacks princip säger att i ett slutet, isolerat system absorberas värmen som frigörs av ett objekt med hög temperatur av ett objekt med låg temperatur.

Q frigjort = Q absorberat

2500c = 1000c + 215

2500c – 1000c = 215

1500c = 215

c = 215/1500

c = 0,143 kcal/g ^o C

Det rätta svaret är A.

9. Ett glas innehållande 200 gram vatten med en temperatur på 20°C fylls med 50 gram is med en temperatur på -2°C. Om endast värmeväxling sker mellan vatten och is, efter att jämvikt uppnåtts, erhålls följande: (c vatten = 1 kcal/gr°C; c _is = 0,5 kcal/gr°C; L = 80 kcal/gr)

A. all is smälter och temperaturen är över 0°C

B. all is smälter och temperaturen är 0°C

C. All is smälter inte och temperaturen är 0°C

D. temperaturen i hela systemet är under 0°C

E. en del av vattnet fryser och systemtemperaturen är 0°C

Diskussion

Det är känt att:

Vattenmassa (m _vatten ) = 200 gram

Vattentemperatur (T _vatten ) = 20 ^° C

Vattnets specifika värme (c _vatten ) = 1 kcal/gr°C

Isens massa (m _es ) = 50 gram

Istemperatur (Tes ₎ = -2 ^° C

Isens specifika värme (c _es ) = 0,5 kcal/gr °C

Smältvattnets värme (L) = 80 kcal/gr

Jawab:

Värme för att höja isens temperatur från -2 ^° C till 0 ^° C:

Q = mc ΔT

Q = (50 gram)(0,5 kcal/gr°C)(0 ^° C – (-2 ^° C))

Q = (50)(0,5 kcal)(2)

Q = 50 kalorier

Värm för att smälta all is till vatten:

Q = m L = (50 gram)(80 kcal/gram) = 4000 kalorier

Värm för att sänka temperaturen på allt vatten från 20 ^° C till 0 ^° C:

Q = mc ΔT

Q = (200 gram)(1 kcal/gr°C)(0 ^° C – (20 ^° C))

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

Q = -4000 kalorier

Ett positivt tecken betyder att värme tillförs, ett negativt tecken betyder att värme frigörs.

Den värme som krävs för att höja isens temperatur till 0 ^° C är 50 kalorier, och den värme som krävs för att smälta all is är 4 000 kalorier. Därför är den totala värme som krävs för att smälta all is 4 050 kalorier. Den tillgängliga värmen är den värme som frigörs av vattnet, vilket är 4 000 kalorier.

Man kan dra slutsatsen att den tillgängliga värmen inte är tillräcklig för att smälta all is till vatten. Det mesta av isen har smält till vatten, men en liten del har inte gjort det. Detta vatten och den återstående isen har en temperatur på 0 ^° C.

Det rätta svaret är C.

10. En bit aluminium med en massa på 200 gram och en temperatur på 20 ^° C placeras i ett kärl med vatten med en massa på 100 gram och en temperatur på 80 ^° C. Om aluminiumets specifika värme är 0,22 cal/g ^oC och vattnets specifika värme är 1 cal/g ^oC , då är aluminiumets sluttemperatur nära...

A. 20 ^° C

B. 42 ^° C

C. 62 ^° C

D. 80 ^° C

Ö. 100 ^° C

Diskussion

Det är känt att :

Aluminiummassa = 200 gram

Aluminiumtemperatur = 20 ^° C

Vattenmassa = 100 gram

Vattentemperatur = 80 ^° C

Specifik värme för aluminium = 0,22 kcal/g ^o C

Vattnets specifika värme = 1 kcal/g ^o C

Fråga : sluttemperatur för aluminium

Svar :

Aluminiumet finns i vattnet så aluminiumets sluttemperatur är = vattnets sluttemperatur.

Värmen som frigörs av vattnet med högre temperatur (frigjort Q) = värmen som absorberas av aluminiumet med lägre temperatur (absorberat Q)

m _vatten c (ΔT) = m _aluminium 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 ^° C

Det rätta svaret är C.

11. Ett mynt på 50 g med en temperatur på 85 °C doppas i 50 g vatten med en temperatur på 29,8 °C (vattnets specifika värme = 1 kcal.g ^- 1 °C ^{- 1} ). Om sluttemperaturen är 37 °C och behållaren inte absorberar värme, då är metallens specifika värme...

A. 0,15 kcal/g ^-1 °C ^-1

B. 0,30 kcal/g ^-1 °C ^-1

C. 1,50 kcal/g ^-1 °C ^-1

D. 4,8 kcal/g ^-1 °C ^-1

E. 7,2 kcal/g ^-1 °C ^-1

Diskussion

Det är känt att :

Metallmassa (m _metall ) = 50 gram

Metalltemperatur = 85 ^° C

Vattenmassa (m _vatten ) = 50 gram

Vattentemperatur = 29,8 ^° C

Vattnets specifika värme (c _vatten ) = 1 kcal.g ^-1 .°C ^-1

Blandningens sluttemperatur = 37 ^° C

Frågat : specifik värme för metall (c metall)

Svar :

Värmen som frigörs av metallen med högre temperatur (frigört Q) = värmen som absorberas av vattnet med lägre temperatur (absorberat Q)

m _metall c (ΔT) = m _vatten c (ΔT)

(50)(c)(85–37) = (50)(1)(37–29,8)

(c)(85–37) = (1)(37–29,8)

48c = 7,2

c = 0,15 kcal/ ^g⁻¹ .° ^C⁻¹

Det rätta svaret är A.

12. En 50 grams isbit vid 0 °C doppas i 200 gram vatten vid 30 °C placerat i en speciell behållare. Antag att behållaren inte absorberar värme. Om vattnets specifika värme är 1 kcal.g ^{– 1} °C ^–1 och isens smältvärme är 80 kcal.g ^–1 , då är blandningens sluttemperatur….

A. 5°C

B. 8°C

C. 11°C

D. 14°C

Ö. 17°C

Diskussion

Det är känt att :

Isens massa (m _es ) = 50 gram

Istemperatur = 0°C

Vattenmassa (m _vatten ) = 200 gram

Vattentemperatur = 30 ^° C

Vattnets specifika värme (c _vatten ) = 1 kcal.g ^{– 1} °C ^–1

Värme från smältande is (L _-is ) = 80 kcal.g ^–1

Frågade : sluttemperaturen för blandningen

Svar :

Först uppskattar du det slutliga tillståndet:

Värmen som frigörs av vattnet för att sänka dess temperatur från 30 ^° C till 0 ^° C:

Q _löst = m _vatten c _vatten (ΔT) = (200)(1)(30-0) = (200)(30) = 6000

Värmen som krävs för att smälta all is:

Q _smälta = m _es L _es = (50)(80) = 4000

Värmen som används för att smälta all is är bara 4000 medan mängden tillgänglig värme är 6000. Man kan dra slutsatsen att blandningens sluttemperatur är över 0 ^° C.

Svart princip :

Värme som frigörs av vattnet = värme som smälter all is + värme som höjer temperaturen på isvattnet

(m _vatten )(c _vatten )(ΔT) = (m _es )(L _es ) + (m _es )(c _vatten )(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 ^° C

Det rätta svaret är B.

Förändringar i materiens tillstånd

13. Diagrammet nedan visar förhållandet mellan temperatur (T) och värme (Q) som appliceras på 1 gram fast ämne. Mängden förångningsvärme för det fasta ämnet är…
A. 60 kalorier/gram
B. 70 kalorier/gram
C. 80 kalorier/gram
D. 90 kalorier/gram
E. 100 kalorier/gram
Diskussion:Förångningsvärmen är den mängd värme som absorberas (eller frigörs) av 1 gram av ett föremål för att ändra dess tillstånd från vätska till gas (eller från gas till vätska).
Det är känt :
Värme absorberad eller frigjord: Q = 140 kalorier – 60 kalorier = 80 kalorier
Massa av fast ämne: m = 1 gram
Frågade :
Ångvärme (L_v) fasta ämnen?
Jawab :
Formel för att bestämma ångans värme :
Q = m⁻¹/⁻¹_v
Beskrivning: Q = absorberad eller frigjord värme, m = ämnets massa, L_v = ångvärme
L_v = Q / m
L_v = 80 kalorier / 1 gram
L_v = 80 kalorier/gram
Det rätta svaret är C.

14. Nedan visas ett diagram som visar värme kontra temperatur för 1 kg ånga vid normalt tryck. Vattnets kokpunkt är 2256 x 10³ J/kg och vattnets specifika värme är 4,2 x 10³ J/kg K, då är den värme som frigörs vid övergången från ånga till vatten…
A. 4,50 × 10³ JOULE
B. 5,20 × 10³ JOULE
C. 2,00 × 10⁶ JOULE
D. 2,26 × 10⁶ JOULE
Ö. 4,40 × 10⁶ JOULE

Diskussion:
Det är känt :
Ångvärme eller kokande värme (L_v) = 2.256 x 10³ J/kg
Vattnets specifika värme (c) = 4200 J/kg K
Ångens massa (m) = 1 kg
Frågade :
Värmeavgivning (Q)?
Jawab :
Q = m⁻¹/⁻¹_v
Q = (1 kg)(2.256 x 10³ J/kg)
Q = 2256 x 10³ JOULE
Q = 2,256 x 10⁶ JOULE
Det rätta svaret är D.

15. Mängden värme som absorberas för att höja temperaturen på 2 kg vatten från -2 ^oC till 10 ^oC är… Vattens specifika värme = 4 200 J/kg C^o, isens specifika värme = 2 100 J/kg C^o, vattens smältvärme (L_F) = 336 000 J/kg
A. 760.400 J
B. 750.000 J
C. 668.000 J
D. 600.000 J
E. 540.000 J
Diskussion:
Det är känt :
Massa (m) vatten = 2 kg
Initial temperatur (T) = -2 ^oC
Sluttemperatur (T) = 10 ^oC
Isens specifika värme (c es) = 2100 J/kg C^o
Vattnets specifika värme (c vatten) = 4200 J/kg C^o
Vattens smältvärme (L)_F) = 336 000 J/kg
Frågade :
Värmeabsorbering (Q)?
Jawab :
Temperaturförändring från -2 ^oC till 10 ^oC går igenom flera steg.
Steg 1, istemperaturen ökar från -2 ^oC till 0 ^oC (ökningen av istemperaturen stannar vid vattnets fryspunkt, som är 0) ^oC)
Steg 2, all is smälter (det fasta tillståndet övergår till flytande tillstånd vid vattnets fryspunkt, vilket är 0 ^oC)
Steg 3, vattentemperaturen ökar igen från 0 ^oC till 10 ^oC)
Så från en temperatur på -2 ^oC till 0 ^oC, vatten är fortfarande i fast form. Vid temperaturen 0 ^oC sker en övergång från fast till flytande tillstånd. Efter att det fasta tillståndet övergår till flytande tillstånd ökar vattentemperaturen igen från 0 ^oC till 10 ^oC.
Q₁ = (m)(c es)(ΔT) = (2 kg)(2100 J/kg C^o) (0 ^oC – (-2 ^oC)) = (2)(2100 J)(2) = 8400 J
Q₂ = (m)(L_F) = (2 kg)(334 000 J/kg) = 668 000 J
Q₃ = (m)(c vatten)(deltaT) = (2 kg)(4200 J/kg C^o) (10 ^oC - 0 ^oC)) = (2)(4200 J)(10) = 84000 J
Värme absorberad:
Q = Q₁ + Q₂ + Q₃
Q = 8400 J + 668.000 J + 84000 J
Q = 760.400 joule
Det rätta svaret är A.

Frågekälla:

Nationella fysikfrågor för gymnasiet/yrkesgymnasiet