Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

RmJOavsQLcGCC1

Ćwiczenie 1

Połącz kafelki, aby otrzymać prawdziwe stwierdzenia.

topnienia substancji, zmniejszania temperatury substancji, krzepnięcia substancji, zwiększania temperatury substancji, parowania substancji, skraplania substancji

Ciepło jest pobierane podczas
Ciepło jest oddawane podczas

R1FDP53qt2rb71

Ćwiczenie 2

Do kalorymetru z wodą o temperaturze 24°C wrzucono kawałek lodu o temperaturze -2°C. Które z poniższych stwierdzeń jest prawdziwe:

Woda i kalorymetr pobrały ciepło, a lód oddał ciepło na stopienie.
Woda w kalorymetrze oddała ciepło, a lód pobrał ciepło na ogrzanie do 0°C i stopienie.
Woda i kalorymetr oddały ciepło, a lód pobrał ciepło na ogrzanie do 0°C, stopienie i ogrzanie powstałej z niego wody do temperatury końcowej o wartości zawartej między 0°C a 24°C.

R1Y2sIyKgh3zj1

Ćwiczenie 3

Do kubka wypełnionego wodą o temperaturze 16°C wrzucono łyżeczkę o temperaturze 100°C. Które z poniższych stwierdzeń jest prawdziwe:

Woda oddała ciepło, a łyżeczka pobrała ciepło. W rezultacie temperatura łyżeczki zmniejszyła się do 16°C.
Łyżeczka oddała ciepło, a woda pobrała ciepło, co spowodowało zagotowanie się wody.
Woda pobrała ciepło, a łyżeczka oddała ciepło. W rezultacie temperatura łyżeczki zmniejszyła się do wartości większej od 16°C i mniejszej od 100°C.

Ćwiczenie 4

R1BDRXzcUdWWg

Do kalorymetru o masie $m_{k}$ z wodą o masie $m$ i temperaturze 20°C wpuszczono parę wodną o masie $M = 0, 01 m$ i temperaturze 100°C. Ciepło właściwe wody oznaczamy $c_{w}$ , ciepło właściwe kalorymetru $c_{k}$ , ciepło parowania wody $c_{p}$ , temperaturę końcową wody w kalorymetrze $t_{k}$ . Które z poniższych równań poprawnie opisuje bilans cieplny procesów zachodzących wewnątrz kalorymetru.

$m_{k} c_{k} (t_{k} - 20 ° C) + m c_{w} (t_{k} - 20 ° C) = M c_{p}$
$m_{k} c_{k} (t_{k} - 20 ° C) + m c_{w} (t_{k} - 20 ° C) = M c_{p} + M c_{w} (100 ° C - t_{k})$
$m_{k} c_{k} (20 ° C - t_{k}) + m c_{w} (20 ° C - t_{k}) = M c_{p} + M c_{w} (t_{k} - 100 ° C)$

Ćwiczenie 5

W aluminiowym kalorymetrze o masie $m_{k}$ znajduje się $m_{w}$ wody o temperaturze $t_{p}$ . Do kalorymetru wrzucono kawałek lodu o masie $M$ i temperaturze $t_{0}$ = 0°C. Zapisz równanie bilansu cieplnego dla procesów termodynamicznych, które zachodzą wewnątrz kalorymetru. Załóż, że wartości ciepła właściwego wody $c_{w}$ , aluminium $c_{Al}$ oraz kalorymetru $c_{k}$ , a także wartość ciepła topnienia lodu $c_{t}$ są znane. Swoją odpowiedź zapisz w polu poniżej, a następnie porównaj ją z podaną odpowiedzią wzorcową.

Lód pobiera ciepło na stopienie i ogrzanie powstałej z niego wody do temperatury końcowej: $Q_{p o b r a n e} = M c_{t} + M c_{w} (t_{k} - t_{0})$ .

Woda i kalorymetr oddają ciepło, skutkiem czego ich temperatura zmniejsza się: $Q_{o d d a n e} = m_{k} c_{k} (t_{p} - t_{k}) + m_{w} c_{w} (t_{p} - t_{k}) .$

Równanie bilansu: $Q_{p o b r a n e} = Q_{o d d a n e}$ ma postać:

M c_{t} + M c_{w} (t_{k} - t_{0}) = m_{k} c_{k} (t_{p} - t_{k}) + m_{w} c_{w} (t_{p} - t_{k}) .

Ćwiczenie 6

RHXyB7ymypH81

W celu wyznaczenia ciepła właściwego wody zmierzono czas ogrzewania wody za pomocą grzałki. Grzałka o mocy $P$ = 2 kW podgrzała $m$ = 0,22 kg wody od temperatury $t_{1}$ = 15°C do $t_{2}$ = 45°C w czasie $τ$ = 14 sekund. Wynik podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.

Odpowiedź: ............ kJ⋅(kg⋅K)^-1.

Ciepło pobrane przez wodę $c_{w} (t_{2} - t_{1})$ równe jest ciepłu oddanemu przez grzałkę $P \cdot τ$ .

$c_{w} = \frac{P \cdot τ}{m (t_{2} - t_{1})} = 4, 2424 \frac{k J}{k g \cdot K} ≃ 4, 2 \frac{k J}{k g \cdot K} .$

Ćwiczenie 7

R9KVbDaHgYO2J

W celu wyznaczenia ciepła topnienia ołowiu do kalorymetru o masie

m_{k}

= 0,1 kg, zawierającego wodę o masie

M

= 0,25 kg i o temperaturze

t_{1}

= 20°C, wlano roztopiony ołów o masie

m

= 0,085 kg. Temperatura płynnego ołowiu była równa jego temperaturze topnienia

t_{2}

= 327,5°C. Końcowa temperatura wody w kalorymetrze wynosiła

t_{k}

= 25°C. Ciepło właściwe wody wynosi

c_{w}

= 4200

\frac{J}{k g \cdot K}

, ciepło właściwe kalorymetru

c_{k}

= 900

\frac{J}{k g \cdot K}

, ciepło właściwe ołowiu

c_{Pb}

= 130

\frac{J}{k g \cdot K}

. Jaka jest wartość ciepła topnienia ołowiu? Odpowiedź: Tu uzupełnij kJ/kg

W celu wyznaczenia ciepła topnienia ołowiu, do kalorymetru o masie $m_{k}$ = 0,1 kg, zawierającego wodę o masie $M$ = 0,25 kg i o temperaturze $t_{1}$ = 20°C, wlano roztopiony ołów o masie $m$ = 0,085 kg. Temperatura płynnego ołowiu była równa jego temperaturze topnienia $t_{2}$ = 327,5°C. Końcowa temperatura wody w kalorymetrze wynosiła $t_{k}$ = 25°C. Ciepło właściwe wody wynosi $c_{w}$ = 4200 , ciepło właściwe kalorymetru $c_{k}$ = 900 , ciepło właściwe ołowiu $c_{Pb}$ = 130 . Jaka będzie zmierzona w taki sposób wartość ciepła topnienia ołowiu? Wartość podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.

Odpowiedź: ............ kJ/kg.

Ciepło zostało oddane przez ołów w procesie krzepnięcia, oraz podczas zmniejszania temperatury zestalonego ołowiu od $t_{2}$ do $t_{k}$ .

Ciepło zostało pobrane przez wodę i kalorymetr podczas zwiększania temperatury od $t_{1}$ do $t_{k}$ .

Ciepło topnienia ołowiu wynosi:

$c_{t} = \frac{M c_{w} (t_{k} - t_{1}) + m_{k} c_{k} (t_{k} - t_{1}) - m c_{P b} (t_{2} - t_{k})}{m} = 27, 73 \frac{k J}{k g} \approx 28 \frac{k J}{k g} .$

Ćwiczenie 8

Zaprojektuj doświadczenie, w którym wyznaczysz ciepło parowania wody. Masz do dyspozycji naczynie zawierające wodę, wagę, termometr, grzałkę i stoper.

Można wykorzystać schemat doświadczenia podobny do tego, jaki był analizowany w Przykładzie 2. w części „Warto przeczytać”

Zważ naczynie z wodą i bez wody, aby wyznaczyć masę początkową wody. Zmierz temperaturę początkową wody. Następnie zmierz czas potrzebny na doprowadzenie wody do wrzenia. Podgrzewaj wodę dalej przez kilkanaście minut i zmierz czas drugiego etapu ogrzewania, podczas którego woda wrze i zamienia się w parę. Zważ naczynie z wodą po zakończeniu ogrzewania i wyznacz masę wyparowanej wody. Skorzystaj z faktu, że podczas całego doświadczenia moc kuchenki nie zmienia się, możemy więc wyrazić ciepło pobrane przez wodę w obu etapach jako iloczyn mocy kuchenki $P$ i czasu ogrzewania.

Doświadczenie polega na zmierzeniu czasu $τ_{1}$ potrzebnego na doprowadzenie wody do wrzenia, oraz czasu wrzenia wody $τ_{2}$ . Mierzymy temperaturę początkową wody $t$ . Ważąc naczynie puste, naczynie z wodą przed i po zakończeniu ogrzewania, wyznaczamy masę początkową wody $m$ i masę wody która zamieniła się w parę $Δ m$ . Podczas całego doświadczenia moc kuchenki nie zmienia się, możemy więc wyrazić ciepła pobrane przez wodę w obu etapach jako iloczyn mocy kuchenki $P$ i czasu ogrzewania.

Ciepło pobrane podczas zwiększania temperatury wody do 100°C: $Q_{1} = m c_{w} (100 ° C - t)$ i jednocześnie $Q_{1} = P τ_{1}$ , więc:

m c_{w} (100^{\circ} C - t) = P τ_{1} .

Ciepło pobrane podczas wrzenia wody: $Q_{2} = Δ m c_{p}$ i jednocześnie $Q_{2} = P τ_{2}$ , więc

Δ m c_{p} = P τ_{2} .

Dzieląc otrzymane równania stronami, otrzymujemy:

\frac{Δ m c_{p}}{m c_{w} (100^{\circ} C - t)} = \frac{P τ_{2}}{P τ_{1}},

skąd łatwo już wyznaczyć ciepło parowania wody:

c_{p} = \frac{m c_{w} (100^{\circ} C - t) τ_{2}}{Δ m τ_{1}} .

Film (standardowy)

Dla nauczyciela