Mifano ya maswali kuhusu joto na mabadiliko katika hali

Mifano 15 ya joto na mabadiliko katika hali

Majadiliano ya Matatizo ya Joto

1. Ili kuongeza halijoto ya maji ya bahari kwa 1°C, Jouli 3900 za joto zinahitajika. Ikiwa joto maalum la maji ya bahari ni 3,9 × 10 ³ J/Kg°C, basi uzito wa maji ya bahari ni…

A. kilo 100

Kilo 10

C. Kilo 1

D. 0,1 kg

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Mabadiliko ya halijoto ( ΔT ) = 1 ^o C

Joto (Q) = Jouli 3900

Joto maalum la maji ya bahari (c) = 3,9 x 10 ³ J/Kg°C = 3900 J/Kg°C

Swali: Uzito wa maji ya bahari (m)

Jibu:

Fomula ya joto:

Q = mc Δ T

Maelezo: Q = joto, m = uzito, c = joto maalum, Δ T = mabadiliko ya halijoto

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

Kwa hivyo uzito wa maji ya bahari (m) = kilo 1

Jibu sahihi ni C.

2. Shaba yenye uzito wa kilo 2 kwa joto la 30°C. Hupokea 39.000 J za joto. Ikiwa joto maalum la shaba ni 390 J/kg °C, basi joto la mwisho la shaba ni...

A. 80°C

B. 50°C

C. 30°C

D. 20°C

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Uzito (m) = kilo 2

Halijoto ya awali (T1 ₎ = 30 ^° C

Joto linalofyonzwa (Q) = Jouli 39.000

Joto maalum (c) la shaba = 390 J/kg ^o C

Swali: Joto la mwisho la shaba ( _T2 )

Jibu:

Fomula ya joto:

Q = mc ΔT

Maelezo: Q = joto, m = uzito, c = joto maalum, ΔT = mabadiliko ya halijoto

Q = mc ΔT = mc (T ₂ - T ₁ )

39.000 = (2)( 390)(T ₂ - 30)

100 = (2)(1)(T ₂ - 30)

100 = (2)(T ₂ - 30)

50 = T ₂ - 30

T ₂ = 50 + 30

T ₂ = 80 ^o C

Jibu sahihi ni A.

3. Ili kuongeza halijoto ya kilo 5 za maji kutoka 15°C hadi 40°C, kiasi cha joto kinachohitajika ni….

(joto maalum la maji 4,2 × 10 ³ J/Kg° C)

A. 525.000 J

B. 420.000 J

C. 150.000 J

D. 21.000 J

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Uzito (m) = kilo 5

Halijoto ya awali (T1 ₎ = 15°C

Halijoto ya mwisho (T2 ₎ = 40°C

Joto maalum la maji (c) = 4,2 × 10 ³ J/kg° C

Aliuliza: Joto (Q)

Jibu:

Fomula ya Joto:

Q = mc ΔT

Q = (kilo 5)( 4,2 × 10 ³ J/kg°C)(40°C – 15°C)

Q = (5)( 4,2 × 10 ³ J)(25)

Q = 525 x 10 ³ J

Q = Jouli 525.000

Jibu sahihi ni A.

4. Kilo 2 za maji kutoka halijoto ya 24°C hupashwa joto hadi 90°C. Ikiwa joto maalum ni 4.200 Jouli/kg°C, basi joto linalopokelewa na maji ni...

A. Joule 336.000

B. 259.200 Joule

C. 554.400 Joule

D. Jouli 543.600

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Uzito wa maji (m) = kilo 2

Halijoto ya awali (T1 ₎ = 24°C

Halijoto ya mwisho (T2 ₎ = 90°C

Joto maalum la maji (c) = 4.200 Jouli/kg°C

Swali: Joto (Q) linalopokelewa na maji ni….

Jibu:

Kalori:

Q = m c ΔT

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

Q = (kilo 2)( Jouli 4.200/kg°C)(66°C)

Q = (132)( Jouli 4.200)

Q = Jouli 554.400

Jibu sahihi ni C.

5. Maji yenye uzito wa gramu 5 hupashwa joto kutoka 10°C hadi 40°C. Ikiwa joto maalum la maji ni 1 cal/gr°C, kiasi cha joto kinachohitajika ili kuongeza joto la maji ni...

A. Kalori 100

B. Kalori 150

Kalori 200

D. Kalori 400

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Uzito (m) = gramu 5

Halijoto ya awali (T1 ₎ = 10 ^° C

Halijoto ya mwisho (T2 ₎ = 40 ^° C

Joto maalum la maji (c) = 1 cal/gr°C

Swali: Joto linalohitajika ili kuongeza joto la maji

Jibu:

Fomula ya joto:

Q = mc ΔT

Q = (gramu 5)( kalori 1/ gr°C)(40 ^° C – 10 ^° C)

Q = (5)( kalori 1)(30)

Q = kalori 150

Jibu sahihi ni B.

6. Kondakta bora wa joto ni...

A. alumini

B. zebaki

C. chuma

D. kioo

Majadiliano

Ikiwa nyenzo hupitisha joto vizuri au la inategemea aina ya nyenzo. Kiasi halisi kinachoonyesha uwezo wa nyenzo kutoa joto huitwa upitishaji joto. Kadiri upitishaji joto unavyokuwa juu, ndivyo uwezo wa nyenzo kutoa joto unavyokuwa bora zaidi.

Chini ni maadili ya upitishaji joto wa vifaa kadhaa:

Alumini = 200 J/ms ^Co

Chuma = 40 J/ms ^Co

Zebaki = 8,30 J/ms ^Co

Kioo = 0,84 J/ms ^Co

Kulingana na data hapo juu, thamani kubwa zaidi ya upitishaji joto ni alumini.

Jibu sahihi ni A.

7. Kilo 0,2 za maji kwenye halijoto ya 25 ^o C hupashwa joto kwa joto la Jouli 42.000. Ikiwa joto maalum la maji = 4200 J/kg ^o C, basi halijoto ya mwisho ya maji ni…..

A. 100 ^o C

B. 80 ^o C

C. 75 ^o C

D. 50 ^o C

Majadiliano

Vitengo vyote huonyeshwa katika vitengo vya Kimataifa isipokuwa vitengo vya halijoto ambavyo hubaki katika Selsiasi kwa sababu joto hutumia kitengo cha J/kg ^o C.

Inajulikana kwamba:

Uzito wa maji (m) = kilo 0,2

Joto (Q) = Jouli 42.000

Joto maalum la maji (c) = 4200 J/kg ^o C

Halijoto ya awali (T1 ₎ = 25 ^° C

Swali: Halijoto ya mwisho ( _T2 )

Jibu:

Fomula ya joto:

Q = mc ΔT = mc (T ₂ - T ₁ )

Maelezo ya fomula:

Q = joto, m = uzito, c = joto maalum, ΔT = mabadiliko ya halijoto, T ₁ = halijoto ya awali, T ₂ = halijoto ya mwisho

Joto la mwisho la maji ni:

Q = mc (T ₂ - T ₁ )

42.000 = (0,2)(4200)(T ₂ - 25)

42.000 = 840 (T ₂ - 25)

42.000 = 840 T ₂ - 21.000

42.000 + 21.000 = 840 T ₂

63.000 = 840 T ₂

Nambari _{ya 2} = 63.000 / 840

T ₂ = 75 ^o C

Jibu sahihi ni C.

Mabadiliko katika Halijoto na Mabadiliko katika Umbo

8. Kulingana na grafu, kiasi cha joto kinachohitajika na kilo 5 za maji katika mchakato kutoka C hadi D (joto maalum la maji = 4.200 J/kg ^o C) ni…

A. 210.000 J

B. 420.000 J

C. 21.000.000 J

D. 42.000.000 J

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Uzito wa maji (m) = kilo 5

Joto maalum la maji (c) = 4200 J/kg ^o C

Halijoto ya awali (T1 ₎ = 0 ^o C

Halijoto ya mwisho (T2 ₎ = 10 ^° C

Mabadiliko ya halijoto ( ΔT) = 10 ^° C – 0 ^° C = 10 ^° C

Swali: Joto hufyonzwa (Q)

Jibu:

Fomula ya joto:

Q = mc ΔT = (kilo 5)(4200 J/kg ^o C)( 10 ^o C) = (5)(4200 J)( 10 ) = (50)(4200 J) = 210.000 Jouli

Jibu sahihi ni A.

9. Angalia grafu iliyo pembeni! Kiasi cha joto kinachohitajika kubadilisha gramu 200 za barafu katika mchakato A hadi C, ikiwa joto maalum la barafu ni 2100 J/kg ^o C na joto la mchanganyiko wa barafu ni 336.000 J/kg ni…..

A. Joule 4.200

B. 67.200 Joule

C. 71.400 Joule

D. Jouli 75.600

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Vitengo vyote lazima vielezwe katika Mfumo wa Kimataifa wa Vitengo.

Uzito wa barafu (m) = gramu 200 = kilo 200/1000 = kilo 0,2

Joto maalum (c) = 2100 J/kg ^o C

Joto la barafu inayoyeyuka (LF ₎ = 336.000 J/kg

Swali: Ni joto kiasi gani linalohitajika katika mchakato kutoka A hadi C?

Jibu:

Katika mchakato A hadi B, joto hufyonzwa na barafu ili kuongeza halijoto yake kutoka -10 ^o C hadi 0 ^o C.

Kiasi cha joto kinachofyonzwa katika mchakato A hadi B kinahesabiwa kwa kutumia fomula ya joto:

Q = mc ΔT

Maelezo ya fomula: Q = kufyonzwa na joto, m = uzito wa barafu, c = joto maalum la barafu, ΔT = mabadiliko ya halijoto

Kwa hivyo kiasi cha joto kinachofyonzwa ni:

Swali la ₁ = mc ΔT = (0,2)( 2100)(0-(-10) = (0,2)(2100)(10) = (2)(2100) = 4200 Jouli

Katika michakato B hadi C, joto hufyonzwa ili kuyeyusha barafu yote kuwa maji. Katika mchakato huu, ni mabadiliko tu katika hali yanayotokea, lakini hakuna mabadiliko katika halijoto yanayotokea. Halijoto ya barafu na maji hubaki kwenye 0 ^° C.

Kiasi cha joto kinachofyonzwa katika mchakato B hadi C kinahesabiwa kwa kutumia fomula ya joto:

Q ₂ = m L _F = (kilo 0,2)( 336.000 J/kg) = 67200 Jouli

Kiasi cha joto kinachofyonzwa katika mchakato A hadi C:

Swali = Swali la ₁ + Swali la ₂ = Jouli 4200 + Jouli 67200 = Jouli 71400

Jibu sahihi ni C.

10. Angalia grafu ifuatayo ya matokeo ya majaribio!

Ikiwa kilo 2 za maji zimepashwa moto, na joto la mvuke wa maji = 2,27 x 10 ⁶ J/kg, joto maalum la maji = 4.200 J/kg ^o C na shinikizo la hewa ni angahewa 1, basi kiasi cha joto kinachohitajika kwa mchakato kutoka B hadi C ni...

Kilojouli 3.360

Kilojouli B. 4.540

C. Kilojouli 4.876

Kilojouli D. 5.212

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Uzito wa maji (m) = kilo 2

Joto la mvuke wa maji (L _V ) = 2,27 x 10 ⁶ J/kg

Joto maalum la maji (c) = 4.200 J/kg ^o C

Swali: Kiasi cha joto kinachofyonzwa kwa mchakato kutoka B hadi C.

Jibu:

Katika mchakato A hadi B, joto linalofyonzwa na maji hutumika kuongeza halijoto ya maji kutoka 60 ^° C hadi 100 ^° C. Katika shinikizo la hewa la angahewa 1, halijoto ya kuchemsha ya maji ni 100 ^° C na baada ya kufikia halijoto ya 100 ^° C, maji hayapati mabadiliko yoyote zaidi ya halijoto lakini hupata mabadiliko kutoka kwa kimiminika hadi gesi.

Katika michakato B hadi C, joto linalofyonzwa hutumika kuyeyusha maji yote kuwa gesi. Kiasi cha joto linalofyonzwa huhesabiwa kwa kutumia fomula:

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

Jibu sahihi ni B.

11.

Zingatia grafu ifuatayo
Barafu yenye uzito wa gramu 50 huwashwa moto kutoka -5^oC hadi maji kwa joto la 60^oC maji. Ikiwa joto la mchanganyiko wa barafu = 80 cal/gramu, joto maalum la barafu = 0,5 cal/gramu ^oC, joto maalum la maji = 1 kal/gramu ^oC, basi kiasi cha joto kinachohitajika wakati wa mchakato kutoka C hadi D ni….

A. Kalori 125
B. Kalori 3.000
Kalori 4.000
D. Kalori 7.125

Majadiliano

Inajulikana kwamba:
Uzito wa barafu (m es) = gramu 50
Halijoto ya barafu (T es) = -5 ^oC
Joto maalum la barafu (c es) = 0,5 cal/gramu ^oC
Joto la barafu inayoyeyuka (L barafu) = 80 cal/gramu
Joto la maji (maji ya T) = 60 ^oC
Joto maalum la maji (c maji) = 1 cal/gramu ^oC
Swali: Kiasi cha joto katika mchakato C hadi D
Jibu:

Katika mchakato A hadi B, halijoto ya barafu hubadilika kutoka -5 ^oC inakuwa 0 ^oC
Katika mchakato B hadi C, barafu yote hugeuka kuwa maji (kigumu hugeuka kuwa kimiminika). Katika mchakato huu, halijoto haibadiliki.
Katika mchakato C hadi D, halijoto ya maji hubadilika kutoka 0 ^oC inakuwa 60 ^oC

Joto linalohitajika katika mchakato A hadi B:
Q = mc ΔT
Q = (m_es(c)_es)(0 – T_es)
Q = (50)(0,5)(0-(-5)) = (50)(0,5)(5) = kalori 125
Joto linalohitajika katika mchakato B hadi C:
Q = m L
Q = m_es L_es
Q = (50)(80) = kalori 4000
Joto linalohitajika katika mchakato C hadi D:
Q = mc ΔT
Q = (m_hewa(c)_hewa(T)(T_hewa - 0)
Q = (50)(1)(60-0) = (50)(1)(60) = kalori 3000

Joto linalohitajika katika mchakato A hadi D:
Q = 125 + 4000 + 3000
Q = kalori 7125

Mwandishi huhesabu kiasi cha joto kinachohitajika kwa kila mchakato ili kukusaidia kuelewa jinsi ya kutatua aina hii ya tatizo. Swali ni joto linalohitajika kwa mchakato C hadi D.

Jibu sahihi ni B.

12.

Kulingana na grafu iliyo karibu na idadi ya joto Kilo 3 za barafu zinahitajika katika mchakato wa ABC ni… (joto maalum es = 2.100 J/kg^oC, joto la muunganiko es = 336.000 J/kg)

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

Majadiliano

Mchoro hapo juu unaonyesha mchakato wa kubadilisha hali ya barafu kuwa maji.
Katika mchakato wa AB, joto hutumika kuongeza halijoto ya barafu kutoka -10^oC hadi 0^oC.
Q = mc (delta T)
Q = (3)(2100)(0-(-10)) = (3)(2100)(10) = Jouli 63.000 = 63 kJ (kj = kilo Jouli)
Katika mchakato wa BC, joto hutumika kuyeyusha barafu yote kuwa maji. Katika mchakato huu, halijoto ya barafu haibadiliki.
Q = m L_F
Q = (3)(336.000) = Jouli 1.008.000
Kiasi cha joto kinachohitajika kwa barafu katika mchakato wa ABC ni:
63 kJ + 1.008 kJ = 1071 kJ
Jibu sahihi ni C.

13.

Zingatia grafu ya joto ya gramu 500 za barafu kwa joto la -10^oC chini! Ikiwa joto maalum la barafu ni 2100 J/kg^oC, joto maalum la maji 4.200 J/kg^oC, na joto la mchanganyiko wa barafu ni 336.000 J/kg. Je, joto kiasi gani linahitajika kwa mchakato wa BCD?

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

Majadiliano
Uzito wa barafu huonyeshwa kwa gramu, kwa hivyo ibadilishe kuwa kilo (vitengo vya kimataifa). Gramu 500 = kilo 0,5.
Katika mchakato wa BC, joto hutumika kuyeyusha barafu yote kuwa maji.
Q = m L_F
Q = (0,5)(336.000) = Jouli 168.000
Katika mchakato wa CD, joto hutumika kuongeza halijoto ya maji kutoka 0^oC hadi 30^oC
Q = mc (delta T)
Q = (0,5)(4200)(30-0) = (0,5)(4200)(30) = Jouli 63.000
Kiasi cha joto kinachohitajika kwa barafu katika mchakato wa BCD:
Jouli 168.000 + Jouli 63.000 = Jouli 231.000
Jibu sahihi ni D.

14.
Angalia grafu ya joto kwa kilo 1 ya barafu hapa chini! Ikiwa joto maalum la barafu ni 2.100 J/kg^oC, joto la mchanganyiko wa barafu ni 336.000 J/kg na joto maalum la maji ni 4.200 J/kg^oC, basi joto linalohitajika katika mchakato wa PQR ni…
A. 10.500 J
B. 21.000 J
C. 336.000 J
D. 346.500 J
Majadiliano
Katika mchakato wa PQ, joto hutumika kuongeza halijoto ya barafu kutoka -5^oC hadi 0^oC
Q = mc (delta T)
Q = (1)(2100)(0-(-5)) = (1)(2100)(5) = Jouli 10.500
Katika mchakato wa QR, joto hutumika kuyeyusha barafu yote kuwa maji.
Q = m L_F
Q = (1)(336.000) = Jouli 336.000
Kiasi cha joto kinachohitajika kwa barafu katika mchakato wa PQR ni:
Jouli 10.500 + Jouli 336.000 = Jouli 346.500
Jibu sahihi ni D.

15. Angalia grafu ya kupasha joto ya kilo 1 ya barafu hapa chini!

Ikiwa joto maalum la barafu ni 2.100 J/kg ^oC , joto la muunganiko wa barafu ni 336.000 J/kg na joto maalum la maji ni 4.200 J/kg ^oC , basi joto linalohitajika katika mchakato wa PQR ni…

A. 10.500 J

B. 21.000 J

C. 336.000 J

D. 346.500 J

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Uzito wa barafu = kilo 1

Joto la barafu inayoyeyuka (LF ₎ = 336.000 J/kg

Joto maalum la barafu (c es) = 2.100 J/kg ^o C

Joto maalum la maji (c maji) = 4.200 J/kg ^o C

Swali: Joto linahitajika katika mchakato wa PQR

Jibu:

Katika mchakato wa P hadi Q, joto hutumika kuongeza halijoto ya barafu kutoka -5 ^° C hadi 0 ^° C. Joto huhesabiwa kwa kutumia fomula: Q = mc ΔT, ambapo Q = joto, m = uzito wa barafu, c = joto maalum la barafu, ΔT = mabadiliko ya halijoto kutoka -5 ^° C hadi 0 ^° C.

Joto linalohitajika katika mchakato P hadi Q:

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

Katika mchakato wa Q hadi R, joto hutumika kuyeyusha barafu yote kuwa maji. Katika mchakato huu, halijoto haibadiliki. Joto huhesabiwa kwa kutumia fomula: Q = m L _F , ambapo Q = joto, m = uzito wa barafu, L _F = joto la muunganiko wa barafu.

Joto linalohitajika katika mchakato Q hadi R:

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

Jumla ya kalori:

10500 + 336.000 = Jouli 346.500

Jibu sahihi ni D.

Chanzo cha swali:

Maswali ya Mtihani wa Kitaifa wa Sayansi ya Shule ya Upili ya Vijana/Shule ya Upili ya Kiislamu