ตัวอย่างคำถามเกี่ยวกับหลักการสีดำ

15 ตัวอย่างคำถามตามหลักการของแบล็ก

1. น้ำแข็งหนัก 0,2 กิโลกรัม ผสมกับชาอุ่นหนัก 0,2 กิโลกรัม อุณหภูมิของน้ำแข็ง = – 10^oC, อุณหภูมิชาอุ่น = 40^oC. ความร้อนจำเพาะของน้ำแข็ง = 2100 J/kg°C^oความร้อนจำเพาะของน้ำ = 4200 จูล/กิโลกรัม°C^oความร้อนของการหลอมเหลวของน้ำ = 334.000 J/kg ถ้าผสมน้ำแข็งและชาร้อนในระบบปิดที่แยกจากภายนอก จงหาอุณหภูมิสุดท้ายของส่วนผสมนั้น

การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
มวลของน้ำแข็ง (m es) = 0,2 กก.
มวลของน้ำชาอุ่น (m³ ชา) = 0,2 กก.
ความร้อนจำเพาะของน้ำ (c น้ำ) = 4180 จูล/กก.°C^o
ความร้อนจำเพาะของน้ำแข็ง (c es) = 2100 J/kg C^o
ความร้อนของการหลอมเหลวของน้ำ (ลิตร)_f น้ำ) = 334.000 จูล/กก.
อุณหภูมิน้ำแข็ง (T es) = -10^oC
อุณหภูมิน้ำชาอุ่น (T tea) = 40^oC
ถาม อุณหภูมิสุดท้ายของส่วนผสม (T ของส่วนผสม) คือเท่าใด?
จาวาบ :
ขั้นตอนแรก ให้ประเมินสถานะสุดท้าย
ความร้อนที่ต้องระบายออกจากน้ำเพื่อลดอุณหภูมิของชาอุ่น 0,2 กิโลกรัมจาก 40 องศาเซลเซียส^oC ถึง 0^oค:
ปริมาณความร้อนที่น้ำแข็ง 0,2 กิโลกรัมดูดซับเพื่อเพิ่มอุณหภูมิจาก -10 องศาเซลเซียส^oC ถึง 0^oค:
ปริมาณความร้อนที่ใช้ในการละลายน้ำแข็ง 0,2 กิโลกรัม (ปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการเปลี่ยนน้ำแข็งทั้งหมดให้กลายเป็นน้ำ):
จากผลการคำนวณข้างต้น ได้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:
พลังงานที่ปล่อยออกมา = 33,444 กิโลจูล
พลังงานที่ได้รับ Q = 4,2 กิโลจูล
Q การหลอมเหลว = 66,8 กิโลจูล

เมื่อชาร้อนปล่อยความร้อนออกมา 33,44 กิโลจูล อุณหภูมิของชาร้อนจะเปลี่ยนจาก 40 องศาเซลเซียสเป็น 0 องศาเซลเซียส ความร้อนที่ปล่อยออกมาบางส่วน (ประมาณ 4,2 กิโลจูล) ถูกนำไปใช้ในการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำแข็งจาก -10 องศาเซลเซียสเป็น 0 องศาเซลเซียส ^oC ถึง 0^oC. 33,44 kJ – 4,2 kJ = 29,24 kJ ในการละลายน้ำแข็งทั้งหมดให้กลายเป็นน้ำ ต้องใช้ความร้อน 66,8 kJ ความร้อนที่เหลืออยู่คือ 29,24 kJ

จึงสรุปได้ว่า ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากชาอุ่นนั้นถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มอุณหภูมิของน้ำแข็งจาก -10 องศาเซลเซียสเท่านั้น ^oC ถึง 0^oC และทำให้บางส่วนของน้ำแข็งละลาย น้ำแข็งบางส่วนกลายเป็นน้ำ บางส่วนยังคงเป็นน้ำ ในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลว อุณหภูมิจะไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น อุณหภูมิสุดท้ายของส่วนผสมจึงเป็น 0 องศาเซลเซียส^oC.

2. มวลของชาอุ่น = 0,4 กก., มวลของน้ำแข็ง = 0,2 กก., อุณหภูมิของก้อนน้ำแข็ง = -10 องศาเซลเซียส^oC, อุณหภูมิของชาร้อน = 90^oค. ถ้าผสมทั้งสองอย่างเข้าด้วยกัน อุณหภูมิสุดท้ายของส่วนผสมจะเป็นเท่าไร?
การอภิปราย
ขั้นตอนแรก: ประเมินสถานะสุดท้าย
ความร้อนที่ต้องถูกปล่อยออกมาจากน้ำเพื่อลดอุณหภูมิของน้ำชาร้อน 0,4 กิโลกรัมจาก 90 องศาเซลเซียส^oC ถึง 0^oค:
ปริมาณความร้อนที่น้ำแข็ง 0,2 กิโลกรัมได้รับเพื่อเพิ่มอุณหภูมิจาก -10 องศาเซลเซียส^oC ถึง 0^oค:
ปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการละลายน้ำแข็ง 0,2 กิโลกรัม (ปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการเปลี่ยนน้ำแข็งทั้งหมดให้กลายเป็นน้ำ):
จากผลการคำนวณข้างต้น ได้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:
พลังงานที่ปล่อยออกมา = 150,48 กิโลจูล
พลังงานที่ได้รับ Q = 4,2 กิโลจูล
Q การหลอมเหลว = 66,8 กิโลจูล
เมื่อชาร้อนปล่อยความร้อนออกมา 150,48 กิโลจูล อุณหภูมิของชาร้อนจะเปลี่ยนจาก 90 องศาเซลเซียสเป็น 0 องศาเซลเซียส ความร้อนที่ปล่อยออกมาบางส่วน (4,2 จูล) ถูกนำไปใช้ในการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำแข็งจาก -10 องศาเซลเซียสเป็น 0 องศาเซลเซียส 150,48 กิโลจูล – 4,8 กิโลจูล = 146,28 กิโลจูล ความร้อนที่เหลืออยู่คือ 146,28 กิโลจูล
พลังงานความร้อนที่จำเป็นในการละลายน้ำแข็งทั้งหมดให้กลายเป็นน้ำนั้นมีเพียง 66,8 กิโลจูลเท่านั้น 146,28 กิโลจูล – 66,8 กิโลจูล = 79,48 กิโลจูล ชาอุ่นไม่จำเป็นต้องปล่อยความร้อนทั้งหมดจนกว่าอุณหภูมิจะลดลงเหลือ 0 องศาเซลเซียส^oค. สรุปได้ว่า อุณหภูมิสุดท้ายของส่วนผสมต้องมากกว่า 0 องศาเซลเซียส^oC.

ขั้นตอนที่สอง: กำหนดอุณหภูมิสุดท้าย (T)
ปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำแข็งจาก -10 องศาเซลเซียส^oC ถึง 0^oC คือ 4200 J.
ความร้อนที่จำเป็นในการละลายน้ำแข็งทั้งหมดให้กลายเป็นน้ำ (ความร้อนแฝง) = 66.800 จูล
ปริมาณความร้อนที่จำเป็นในการเพิ่มอุณหภูมิของน้ำ (น้ำที่ได้จากการละลายน้ำแข็งทั้งหมด) จาก 0 องศาเซลเซียส^oซี ถึง ที^oC = (มวลของน้ำแข็ง)(ความร้อนจำเพาะของน้ำ)(T – 0) = (0,2)(4180)(T) = 836 T
ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากชาอุ่นเพื่อลดอุณหภูมิจาก 90oC เป็น T = (ความหนาแน่นของน้ำ)(90-T) = (0,4)(4180)(90 – T) = 1672 (90-T) = 150.480 – 1672 T

 

3. น้ำ 60 กรัม ที่อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส^oC (ความร้อนจำเพาะของน้ำ = 1 แคลอรี/กรัม)^-1.^oC^-1) ผสมกับน้ำปริมาณ 40 กรัม ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส^oค. หากไม่มีปัจจัยอื่นใดมารบกวนกระบวนการนี้ อุณหภูมิสุดท้ายของส่วนผสมจะเป็น…

15,4 ^oC
23,0 B. ^oC
46,0 C. ^oC
D. 64,0 ^oC
จ. 77,0 ^oC

การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
มวลของน้ำ 1 (ม.)₁) = 60 กรัม
อุณหภูมิน้ำ 1 (T)₁) = 90^oC
มวลของน้ำ 2 (ม.)₂) = 40 กรัม
อุณหภูมิน้ำ 2 (T)₂) = 25^oC
ความร้อนจำเพาะ น้ำ (c) = 1 แคลอรีต่อกรัม^-1.^oC^-1
ถาม : อุณหภูมิ การผสมขั้นสุดท้าย
จาวาบ :
ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากน้ำอุณหภูมิสูง (Q ที่ปล่อยออกมา) = ความร้อนที่ดูดซับโดยน้ำอุณหภูมิต่ำ (Q ที่ดูดซับ)
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 = 40 ตัน + 60 ตัน
6400 = 100 ตัน
T = 6400/100
ที = 64^oC
คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

4. อะลูมิเนียมชิ้นหนึ่งมีมวล 500 กรัม และมีอุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส ^oนำสาร C ใส่ลงในภาชนะบรรจุน้ำที่มีมวล 200 กรัม และอุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส ^oC. หากทราบว่าความร้อนจำเพาะของอะลูมิเนียมคือ 0,22 แคลอรี/กรัม C^o และค่าความร้อนจำเพาะของน้ำคือ 1 แคลอรีต่อกรัมองศาเซลเซียส^oดังนั้นอุณหภูมิสุดท้ายของน้ำและอะลูมิเนียมคือ...
20,3 ^oC
42,2 B. ^oC
68,7 C. ^oC
D. 80,5 ^oC
จ. 100 ^oC
การอภิปราย :
หน่วยมวล กรัม (g) ไม่จำเป็นต้องแปลงเป็นกิโลกรัม (kg) เนื่องจากความร้อนจำเพาะของอะลูมิเนียมและความร้อนจำเพาะของน้ำแสดงในหน่วยแคลอรีต่อกรัมองศาเซลเซียส^o.
เป็นที่รู้จัก :
อะลูมิเนียม m = 500 กรัม
c อะลูมิเนียม = 0,22 แคลอรี/กรัมC^o
T อลูมิเนียม = 30 ^oC
มวลน้ำ = 200 กรัม
น้ำ = 1 แคลอรี/กรัมC^o
อุณหภูมิน้ำ = 90 ^oC
ถาม :
อุณหภูมิสุดท้าย (T) ของน้ำและอะลูมิเนียมคือเท่าไร?
จาวาบ :

สูตรความร้อน : Q = (m)(c)(delta T)

Q น้ำ = = (200 กรัม)(1 แคลอรี/กรัมC)^o)(90 ^oซี – ที)
Q อะลูมิเนียม = (500 กรัม)(0,22 แคลอรี/กรัมC)^o)(T– 30 ^oC)

สูตรพื้นฐานของแบล็ก : คิว _ฟรี = Q _{ดูดซับ}

น้ำมีอุณหภูมิเริ่มต้นสูงกว่า (90) ^oC) เพื่อให้น้ำปล่อยความร้อนออกมา อะลูมิเนียมจึงมีอุณหภูมิเริ่มต้นที่ต่ำกว่า (30 ^oค) เพื่อให้อลูมิเนียมดูดซับความร้อน อุณหภูมิสุดท้ายของส่วนผสมน้ำและอลูมิเนียมต้องต่ำกว่าอุณหภูมิเริ่มต้นของน้ำและสูงกว่าอุณหภูมิเริ่มต้นของอลูมิเนียม
(200 กรัม)(1 แคลอรี/กรัมC)^o)(90 ^oC – T) = (500 กรัม)(0,22 แคลอรี/กรัม C)^o)(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 ตัน + 200 ตัน
21300 = 310 ตัน
ที = 68,7 ^oC
อุณหภูมิสุดท้ายของส่วนผสมระหว่างน้ำและอะลูมิเนียมคือ 68,7 องศาเซลเซียส ^oC.
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

5. ก้อนโลหะมวล 300 กรัม ที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส ^oC จุ่มในน้ำ 200 กรัมที่อุณหภูมิ 40 ^oC. ความร้อนจำเพาะของน้ำ = 1 แคลอรี/กรัม C^oถ้าอุณหภูมิสุดท้ายของส่วนผสมโลหะและน้ำคือ 50^o ถ้า C และภาชนะไม่ดูดซับความร้อน ค่าความร้อนจำเพาะของโลหะคือ…
A. 0,15 แคลอรี/กรัม C^o
B. 0,22 แคลอรี/กรัม C^o
C. 1,50 แคลอรี/กรัม C^o
D. 4,8 แคลอรี/กรัม C^o
E. 7,2 แคลอรี/กรัม C^o
การอภิปราย :
เป็นที่รู้จัก :
มวลโลหะ = 300 กรัม
โลหะ T = 80 ^oC
มวลน้ำ = 200 กรัม
อุณหภูมิน้ำ = 40 ^oC
น้ำ c = 1 แคลอรี/กรัม C^o
ส่วนผสมสุดท้ายของโลหะและน้ำ = 50 ^oC
ถาม :
โลหะ c?
จาวาบ :
Q โลหะ = (m)(c)(delta T) = (300 กรัม)(c โลหะ)(80^oC - 50^oC) = (300 กรัม)(โลหะ C)(30 C^o)
Q น้ำ = (m)(c)(delta T) = (200 กรัม)(1 แคลอรี/กรัม C^o)(60^oC - 50^oC) = (200 กรัม)(1 แคลอรี/กรัม C^o)(10 C^o)

สูตรพื้นฐานของแบล็ก : คิว _ฟรี = Q _{ดูดซับ}

โลหะมีอุณหภูมิเริ่มต้นที่สูงกว่า (80 ^oC) เพื่อให้โลหะปล่อยความร้อน น้ำจึงมีอุณหภูมิเริ่มต้นที่ต่ำกว่า (40 ^oค) เพื่อให้น้ำดูดซับความร้อน
(300 กรัม)(โลหะ c)(30 C^o) = (200 กรัม)(1 แคลอรี/กรัม C^o)(10 C^o)
(300)(c)(30) = (200)(1)(10)
9000 c = 2000
c = 2000 / 9000
c = 0,22 แคลอรี/กรัม C^o
ความร้อนจำเพาะของโลหะคือ 0,22 แคลอรี/กรัม°C^o.
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

6. ลูกบอลสองลูกที่เหมือนกันมีอุณหภูมิเท่ากันที่ 40 องศาเซลเซียส ^oในรูป C ลูกบอลสองลูกมีมวล 10 กรัมและ 40 กรัมตามลำดับ ลูกบอลทั้งสองถูกวางในของเหลว ทำให้อุณหภูมิของลูกบอลทั้งสองเพิ่มขึ้นเป็น 60 องศาเซลเซียส^oC. ถ้าความร้อนจำเพาะของลูกบอลคือ 2 แคลอรี/กรัม C^o และ 1 แคลอรี = 4,2 จูล ดังนั้นความแตกต่างของความร้อนที่แต่ละลูกบอลดูดซับคือ...
ก. 5,04 x 10³ จูล
ข. 7,50 x 10³ จูล
ค. 10,6 x 10³ จูล
ง. 40 x 10³ จูล
E. 42 x 10³ จูล
การอภิปราย :
เป็นที่รู้จัก :
m₁ = 10 กรัม
m₂ = 40 กรัม
T₁ = ท₂ = 40 ^oC
T _{อาคีร์} = 60 ^oC
c ball = 2 แคลอรี/กรัม C^o
ถาม :
ปริมาณความร้อนที่แต่ละลูกบอลดูดซับแตกต่างกันอย่างไร?
จาวาบ :
อุณหภูมิของลูกบอลทั้งสองลูกเพิ่มสูงขึ้น เนื่องจากลูกบอลทั้งสองต้องดูดซับความร้อน
Q₁ = (10 กรัม)(2 แคลอรี/กรัม C^o)(60^oค–40^oC) = (10 กรัม)(2 แคลอรี/กรัม C^o)(20 C^o) = 400 cal = (400)(4,2 J) = 1680 จูล
Q₂ = (40 กรัม)(2 แคลอรี/กรัม C^o)(60^oค–40^oC) = (40 กรัม)(2 แคลอรี/กรัม C^o)(20 C^o) = 1600 cal = (1600)(4,2 J) = 6720 จูล
ความแตกต่างของความร้อนที่แต่ละลูกบอลดูดซับ:
6720 เจ – 1680 เจ = 5040 เจ = 5,04 x 10³ J
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.

7. น้ำมวล 200 กรัม อุณหภูมิ 30°C ถูกผสมกับน้ำเดือดมวล 100 กรัม อุณหภูมิ 90°C (ความร้อนจำเพาะของน้ำ = 1 แคลอรีต่อกรัม)^-1° C^-1อุณหภูมิของน้ำผสม ณ เวลาที่เกิดสมดุลทางความร้อนคือ…

ก. 10°C

ข. 30°C

50 องศาเซลเซียส

ง. 75°C

E. 150°C

การอภิปราย

เป็นที่รู้จัก :

มวลของน้ำ 1 (ม.)₁) = 200 กรัม

อุณหภูมิน้ำ 1 (T)₁) = 30^oC

มวลของน้ำ 2 (ม.)₂) = 100 กรัม

อุณหภูมิน้ำ 2 (T)₂) = 90^oC

ความร้อนจำเพาะของน้ำ (c) = 1 แคลอรีต่อกรัม^-1° C^-1

ถาม อุณหภูมิสุดท้ายของส่วนผสม

จาวาบ :

ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากน้ำอุณหภูมิสูง (Q ที่ปล่อยออกมา) = ความร้อนที่ดูดซับโดยน้ำอุณหภูมิต่ำ (Q ที่ดูดซับ)

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

8 หรือมากถึง 60 กรัมที่อุณหภูมิ 90^oC (ความร้อนจำเพาะของน้ำ = 1 แคลอรี/กรัม)^-1.^oC^-1) ผสมกับน้ำปริมาณ 40 กรัม ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส^oค. หากไม่มีปัจจัยอื่นใดมารบกวนกระบวนการนี้ อุณหภูมิสุดท้ายของส่วนผสมจะเป็น…

15,4 ^oC

23,0 B. ^oC

46,0 C. ^oC

D. 64,0 ^oC

จ. 77,0 ^oC

การอภิปราย

เป็นที่รู้จัก :

มวลของน้ำ 1 (ม.)₁) = 60 กรัม

อุณหภูมิน้ำ 1 (T)₁) = 90^oC

มวลของน้ำ 2 (ม.)₂) = 40 กรัม

อุณหภูมิน้ำ 2 (T)₂) = 25^oC

ความร้อนจำเพาะของน้ำ (c) = 1 แคลอรี/กรัม^-1.^oC^-1

ถาม อุณหภูมิสุดท้ายของส่วนผสม

จาวาบ :

ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากน้ำอุณหภูมิสูง (Q ที่ปล่อยออกมา) = ความร้อนที่ดูดซับโดยน้ำอุณหภูมิต่ำ (Q ที่ดูดซับ)

คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

9. น้ำแข็งที่มีมวล M กรัม ที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส^oนำวัตถุหนัก 340 กรัม ใส่ลงในน้ำที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส^oC ถูกวางไว้ในภาชนะพิเศษ สมมติว่าภาชนะนั้นไม่ดูดซับ/ปล่อยความร้อน ถ้า L_es = 80 แคลอรี กรัม^-1, C_{อากาศ} = 1 แคลอรี กรัม^{-1 o}C^-1น้ำแข็งทั้งหมดละลายและเข้าสู่สมดุลทางความร้อนที่อุณหภูมิ 5 องศาเซลเซียส^oถ้าเช่นนั้น มวลของน้ำแข็ง (M) คือ…

ก. 60 กรัม

B. 68 กรัม

ค. 75 กรัม

ง. 80 กรัม

E. 170 กรัม

การอภิปราย

เป็นที่รู้จัก :

มวลของน้ำ (m) = 340 กรัม

อุณหภูมิน้ำแข็ง (T)_es) = 0^oC

อุณหภูมิน้ำ (T)_{อากาศ}) = 20^oC

อุณหภูมิสมดุลความร้อน (T) = 5^oC

ความร้อนของการหลอมเหลวของน้ำแข็ง (L)_es) = 80 แคลอรี กรัม^-1

ความร้อนจำเพาะของน้ำ (c)_{อากาศ}) = 1 แคลอรี กรัม^{-1 o}C^-1

ถาม มวลของน้ำแข็ง (M)

จาวาบ :

หลักการสีดำ ทฤษฎีนี้กล่าวว่า ในระบบปิดที่แยกตัวออกจากสิ่งแวดล้อม ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงจะเท่ากับความร้อนที่ดูดซับโดยวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำ

ความร้อนที่น้ำปล่อยออกมา (Q ที่ปล่อยออกมา) = ความร้อนที่น้ำแข็งดูดซับ (Q ที่ดูดซับ)

คำตอบที่ถูกต้องคือ A.

โพสต์:

หากระบุว่าน้ำแข็งมีอุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส^o แสดงว่าน้ำยังคงอยู่ในรูปของแข็ง หากระบุว่าอุณหภูมิของน้ำเป็น 0 องศาเซลเซียส^oC แสดงว่าน้ำอยู่ในรูปของเหลว อธิบายความแตกต่างระหว่างคำว่าน้ำแข็งและน้ำ เนื่องจากน้ำยังอยู่ในรูปของแข็งหรือน้ำแข็ง ความร้อนที่ดูดซับไว้ก่อนจะถูกนำไปใช้ละลายน้ำแข็งทั้งหมดให้กลายเป็นน้ำ ดังนั้นทางด้านขวาของสมการข้างต้น จึงมีการเพิ่มสูตรเพื่อคำนวณปริมาณความร้อนที่ใช้ในการละลายน้ำแข็ง (m)_es L_esหลังจากน้ำแข็งทั้งหมดละลายกลายเป็นน้ำแล้ว จะมีการใช้ความร้อนเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของน้ำแข็งจาก 0 องศาเซลเซียส^oC กลายเป็น 5^oC.

10. โลหะทองแดงที่อุณหภูมิ 100^oนำวัตถุ C ที่มีมวล 128 กรัม ลงในน้ำที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส ^oค. ความร้อนจำเพาะของน้ำ 1 แคลอรีต่อกรัม^-1oC^-1 และค่าความร้อนจำเพาะของทองแดงคือ 0,1 แคลอรีต่อกรัม^-1oC^-1หากสมดุลทางความร้อนเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 36 ^oถ้าเช่นนั้น มวลของโลหะคือ….

ก. 140 กรัม

B. 120 กรัม

ค. 100 กรัม

ง. 80 กรัม

E. 75 กรัม

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า:

อุณหภูมิทองแดง (T)₁) = 100 ^oC

ความร้อนจำเพาะของทองแดง (c)₁) = 0,1 แคลอรี/กรัม^-1oC^-1

มวลน้ำ (ม.)₂) = 128 กรัม

อุณหภูมิน้ำ (T)₂) = 30 ^oC

ความร้อนจำเพาะของน้ำ (c)₂) = 1 แคลอรี/กรัม^-1oC^-1

อุณหภูมิสมดุลความร้อน (T) = 36 ^oC

ถาม: มวลของทองแดง (ม.)₁)

คำตอบ :

หลักการของแบล็กกล่าวว่า ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงเท่ากับความร้อนที่รับโดยวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำ

คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

11. แท่งตะกั่วดำหนัก 3 กิโลกรัม มีค่าความร้อนจำเพาะ 1400 จูลต่อกิโลกรัม^-1C^-1 อุณหภูมิ 80^oวัตถุ C จุ่มอยู่ในน้ำ 10 กิโลกรัม ซึ่งมีความจุความร้อนจำเพาะ 4200 จูลต่อกิโลกรัม^-1C^-1หลังจากถึงสภาวะสมดุลทางความร้อนแล้ว อุณหภูมิสุดท้ายของส่วนผสมจะอยู่ที่ 20 องศาเซลเซียส^oค. อุณหภูมิน้ำเริ่มต้นคือ….

20 ^oC

18 B. ^oC

14 C. ^oC

D. 12 ^oC

จ. 10 ^oC

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า:

มวลของตะกั่ว (ม.)₁) = 3 กก.

ความร้อนจำเพาะของดีบุก (c)₁) = 1400 จูล/กก.^-1C^-1

อุณหภูมิดีบุก (T)₁) = 80 ^oC

มวลน้ำ (ม.)₂) = 10 กก.

ความร้อนจำเพาะของน้ำ (c)₂) = 4200 จูล/กก.^-1C^-1

อุณหภูมิสมดุลความร้อน (T) = 20 ^oC

ถาม: อุณหภูมิน้ำเริ่มต้น (T)₂)

คำตอบ :

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

12. เหรียญหนัก 50 กรัมถูกทำให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิ 85 องศาเซลเซียส^oจากนั้นนำไปจุ่มลงในภาชนะบรรจุน้ำ 50 กรัม ที่อุณหภูมิ 29,8 องศาเซลเซียส^oC (ความร้อนจำเพาะของน้ำ = 1 แคลอรี/กรัม)^-1.^oC^-1ถ้าอุณหภูมิสุดท้ายของระบบคือ 37^oC และสมมติว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงความร้อนผ่านภาชนะ ดังนั้นความร้อนจำเพาะของโลหะคือ…

ก. 0,12 แคลอรี/กรัม^-1.^oC^-1

B. 0,30 แคลอรี/กรัม^-1.^oC^-1

C. 1,50 แคลอรี/กรัม^-1.^oC^-1

ง. 4,8 แคลอรี/กรัม^-1.^oC^-1

E. 7,2 แคลอรี/กรัม^-1.^oC^-1

การอภิปราย

เป็นที่ทราบกันว่า:

มวลของเหรียญ (ม.) = 50 กรัม

อุณหภูมิเริ่มต้นของเหรียญ (T)₁) = 85^oC

มวลของน้ำ (m) = 50 กรัม

อุณหภูมิน้ำเริ่มต้น (T)₂) = 29,8^oC

ความร้อนจำเพาะของน้ำ = 1 แคลอรีต่อกรัม^-1.^oC^-1

อุณหภูมิสุดท้ายของระบบ (T) = 37^oC

ถาม: ความร้อนจำเพาะของโลหะ (c)

คำตอบ :

หลักการของแบล็กกล่าวว่า ความร้อนที่ปล่อยออกมาเท่ากับความร้อนที่ดูดซับ ความร้อนถูกปล่อยออกมาจากเหรียญ และความร้อนถูกดูดซับโดยน้ำ จนกระทั่งถึงสมดุลทางความร้อน

หน่วยวัดทั้งหมดเป็นกรัม จึงไม่จำเป็นต้องแปลงหน่วย

Q _ฟรี = Q _{ดูดซับ}

m_{โลแกม} c ΔT = m_{อากาศ} 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 แคลอรี/กรัม^-1.^oC^-1

13. โลหะทองแดงที่อุณหภูมิ 100^oนำวัตถุ C ที่มีมวล 128 กรัม ลงในน้ำที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส ^oค. ความร้อนจำเพาะของน้ำ 1 แคลอรีต่อกรัม^{-1 โอ}C^-1 และค่าความร้อนจำเพาะของทองแดงคือ 0,1 แคลอรีต่อกรัม^{-1 o}C^-1หากสมดุลทางความร้อนเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 36 ^oถ้าเช่นนั้น มวลของโลหะคือ….

ก. 140 กรัม
B. 120 กรัม
ค. 100 กรัม
ง. 80 กรัม
E. 75 กรัม

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
อุณหภูมิทองแดง (T)₁) = 100 ^oC
ความร้อนจำเพาะของทองแดง (c)₁) = 0,1 แคลอรี/กรัม^{-1 o}C^-1

มวลน้ำ (ม.)₂) = 128 กรัม
อุณหภูมิน้ำ (T)₂) = 30 ^oC
ความร้อนจำเพาะของน้ำ (c)₂) = 1 แคลอรี/กรัม^{-1 o}C^-1

อุณหภูมิสมดุลความร้อน (T) = 36 ^oC
คำถาม: มวลของทองแดง (ม.)₁)
คำตอบ :

หลักการของแบล็กกล่าวว่า ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงเท่ากับความร้อนที่รับโดยวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำ
ปริมาณทองแดง = ปริมาณน้ำ
m₁ c₁ ΔT = m₂ c₂ ∆T
(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
ทองแดงมีมวล 120 กรัม
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

14. แท่งตะกั่วดำหนัก 3 กิโลกรัม มีค่าความร้อนจำเพาะ 1400 จูลต่อกิโลกรัม^-1 C^-1 อุณหภูมิ 80^oวัตถุ C จุ่มอยู่ในน้ำ 10 กิโลกรัม ซึ่งมีความจุความร้อนจำเพาะ 4200 จูลต่อกิโลกรัม^-1 C^-1หลังจากถึงสภาวะสมดุลทางความร้อนแล้ว อุณหภูมิสุดท้ายของส่วนผสมจะอยู่ที่ 20 องศาเซลเซียส^oค. อุณหภูมิน้ำเริ่มต้นคือ….

20 ^oC
18 B. ^oC
14 C. ^oC
D. 12 ^oC
จ. 10 ^oC

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
มวลของตะกั่ว (ม.)₁) = 3 กก.
ความร้อนจำเพาะของดีบุก (c)₁) = 1400 จูล/กก.^-1 C^-1
อุณหภูมิดีบุก (T)₁) = 80 ^oC

มวลน้ำ (ม.)₂) = 10 กก.
ความร้อนจำเพาะของน้ำ (c)₂) = 4200 จูล/กก.^-1 C^-1

อุณหภูมิสมดุลความร้อน (T) = 20 ^oC
ต้องการทราบ: อุณหภูมิน้ำเริ่มต้น (T)₂)
คำตอบ :
Q ที่ปล่อยออกมา = Q ที่ได้รับ
ปริมาณดีบุก = ปริมาณน้ำ
m₁ c₁ ΔT = m₂ c₂ ∆T
(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
ที = 14
อุณหภูมิน้ำเริ่มต้นคือ 14^oC.
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

15. น้ำแข็งที่มีมวล M กรัม ที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส^oนำวัตถุหนัก 340 กรัม ใส่ลงในน้ำที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส^oC ถูกวางไว้ในภาชนะพิเศษ สมมติว่าภาชนะนั้นไม่ดูดซับ/ปล่อยความร้อน ถ้า L_es = 80 แคลอรี กรัม^-1, C_{อากาศ} = 1 แคลอรี กรัม^{-1 o}C^-1น้ำแข็งทั้งหมดละลายหมดแล้ว สมดุลความร้อน บรรลุผลที่อุณหภูมิ 5^oถ้าเช่นนั้น มวลของน้ำแข็ง (M) คือ…

ก. 60 กรัม
B. 68 กรัม
ค. 75 กรัม
ง. 80 กรัม
E. 170 กรัม

การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
มวลของน้ำ (m) = 340 กรัม
อุณหภูมิน้ำแข็ง (T)_es) = 0^oC
ซู่หู น้ำ (T)_{อากาศ}) = 20^oC
อุณหภูมิสมดุลความร้อน (T) = 5^oC
ความร้อนของการหลอมเหลวของน้ำแข็ง (L)_es) = 80 แคลอรี กรัม^-1
ความร้อนจำเพาะของน้ำ (c)_{อากาศ}) = 1 แคลอรี กรัม^{-1 o}C^-1
ถาม มวลของน้ำแข็ง (M)
จาวาบ :

หลักการสีดำ ทฤษฎีนี้กล่าวว่า ในระบบปิดที่แยกตัวออกจากสิ่งแวดล้อม ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงจะเท่ากับความร้อนที่ดูดซับโดยวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำ
ความร้อนที่น้ำปล่อยออกมา (Q ที่ปล่อยออกมา) = ความร้อนที่น้ำแข็งดูดซับ (Q ที่ดูดซับ)
m_{อากาศ} c_{อากาศ} ( T) = m_es L_es + ม_es c_{อากาศ} (ที)
(340)(1)(20-5) = M (80) + M (1)(5-0)
(340)(15) = 80M + 5M
5100 = 85 ล้าน
M = 5100/85
M = 60 กรัม
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.

โพสต์:
หากระบุว่าน้ำแข็งมีอุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส^o แสดงว่าน้ำยังคงอยู่ในรูปของแข็ง หากระบุว่าอุณหภูมิของน้ำเป็น 0 องศาเซลเซียส^oC แสดงว่าน้ำอยู่ในรูปของเหลว อธิบายความแตกต่างระหว่างคำว่าน้ำแข็งและน้ำ เนื่องจากน้ำยังอยู่ในรูปของแข็งหรือน้ำแข็ง ความร้อนที่ดูดซับไว้ก่อนจะถูกนำไปใช้ละลายน้ำแข็งทั้งหมดให้กลายเป็นน้ำ ดังนั้นทางด้านขวาของสมการข้างต้น จึงมีการเพิ่มสูตรเพื่อคำนวณปริมาณความร้อนที่ใช้ในการละลายน้ำแข็ง (m)_es L_esหลังจากน้ำแข็งทั้งหมดละลายกลายเป็นน้ำแล้ว จะมีการใช้ความร้อนเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของน้ำแข็งจาก 0 องศาเซลเซียส^oC กลายเป็น 5^oC.

ที่มาของคำถาม:

ข้อสอบวิชาฟิสิกส์ระดับชาติ สำหรับนักเรียนมัธยมปลาย/อาชีวศึกษา