온도 및 열 설정, 팽창 및 열평형, 온도계, 열 전달, 잠열 및 현열에 대한 연습 목록으로 온도와 열을 연구합니다. 학습하고 의심을 해결할 수 있는 몇 가지 해결 및 주석 연습이 있습니다.
온도 및 열 설정에 대한 연습
연습 1
온도와 열을 정의하고 구별합니다.
온도는 물리적 신체 또는 시스템의 열 상태를 측정한 것입니다. 이 시스템을 구성하는 입자의 교반 정도를 결정합니다.
따라서 온도는 측정할 수 있는 양입니다. 국제 단위계에서 온도 측정 단위는 켈빈(K)입니다. 다른 일반적인 단위는 섭씨(°C)와 화씨(°F)입니다.
열은 열에너지의 이동입니다. 열 에너지는 더 높은 온도의 에너지가 더 많은 물체에서 더 낮은 온도의 에너지가 적은 물체와 시스템으로 전달됩니다. 이 에너지 전달은 전도, 대류 및 조사와 같은 과정을 통해 발생합니다.
열은 에너지의 한 형태이므로 국제 단위계에서는 줄(J)로 측정됩니다. 열에 대한 또 다른 일반적인 측정은 칼로리(석회)입니다.
온도와 열의 주요 차이점은 온도는 열 상태의 척도이고 열은 물체 사이의 열 에너지 전달이라는 것입니다.
운동 2
열평형이 무엇인지 정의하십시오.
열평형은 동일한 환경에 있는 다른 물체가 동일한 온도에 있는 상태, 즉 동일한 열 상태를 갖는 상태입니다.
열은 따뜻한 물체에서 더 차가운 물체로 열 에너지가 전달되기 때문에 이전에 더 뜨거웠던 물체는 열을 방출하면서 냉각됩니다. 반면에 이 열을 받은 몸은 이전에 추웠던 몸이 따뜻해집니다.
이 온도 변화는 몸체 사이에 더 이상 열이 없으면 중지되며, 이는 몸체 사이에 더 이상 열 에너지 전달이 없음을 의미합니다. 이 상태에서 온도는 동일합니다.
운동 3
다음 현상을 설명하십시오.
Laura는 추운 겨울날 막 일어났고 침대에서 일어났습니다. 따뜻한 침대에서 나와 침실의 카펫 바닥에 발을 대고 맨발로 있어도 편안함을 느낍니다. 주방에 들어서면 타일 바닥을 만지면 맨발에 서늘함이 느껴진다.
집의 전체 환경은 밤새 동일한 온도 조건에 노출되었습니다. 왜 로라는 침실과 부엌에서 맨발로 걸을 때 다른 감각을 느끼는가?
뜨겁고 차가운 감각은 여러 요인과 관련이 있으며 일부는 주관적입니다. 다른 사람들은 같은 온도를 다른 방식으로 느끼고 감지할 수 있습니다. 그러나 본문에서 같은 사람은 열평형이라고 가정하는 환경, 즉 신체가 같은 온도에 있는 환경에서 다른 감각을 가지고 있습니다.
유일한 차이점은 접촉하는 재료입니다. 열전도 계수는 재료의 특성으로 열에너지가 얼마나 쉽게 전달되는지를 나타냅니다. 열전도율 값이 클수록 열에너지의 전달이 더 쉬워집니다.
세라믹 바닥재는 양모나 면 카페트보다 열전도율이 높아 로라의 몸이 많이 빠진다. 카펫 위를 걸을 때보다 부엌을 걸을 때 더 많은 에너지가 필요하기 때문에 바닥이 더 많다고 해석합니다. 추운.
열 평형에 대한 연습
운동 4
(IFF 2016) 실험실 활동에서 물리학 교사는 학생들에게 100°C 온도의 물 1L와 4°C의 물 500mL를 섞으라고 제안합니다. 그러나 열평형 온도를 혼합하고 측정하기 전에 학생들은 열평형 온도를 계산해야 합니다. 무시할 수 있는 열 손실을 고려하고 이론적인 결과는 실험 값과 동일합니다. 이 평형 온도가 유효하다고 말할 수 있습니다.
가) 68°C
b) 74°C.
c) 80°C.
d) 32°C.
e) 52°C.
정답: a) 68°C.
객관적인: 열평형 온도 결정().
데이터:
1L = 100°C에서 1000ml의 물;
4°C의 물 500ml
물리 및 수학 모델
열평형에서는 더 이상 열에너지가 전달되지 않으므로 100°C와 4°C에서 물 부분의 열의 합은 0과 같습니다.
방정식의 양변에서 비열은 같으므로 상쇄할 수 있습니다.
따라서 평형 온도는 68°C가 됩니다.
온도계에 대한 운동
연습 5
(SENAC - SP 2013) 인간의 달 착륙은 1969년에 일어났습니다. 달의 구조는 암석이 많고 대기가 거의 없기 때문에 낮에는 온도가 105°C에 도달하고 밤에는 -155°C까지 떨어집니다.
화씨 온도 눈금에서 측정된 이 열 변화는 유효합니다.
가) 50.
나) 90.
다) 292.
라) 468.
마) 472.
정답: d) 468.
섭씨 °C 눈금과 °F 눈금 사이의 관계는 다음과 같습니다.
어디에,
는 섭씨 온도의 변화이며,
화씨의 변형입니다.
달 표면의 온도는 105°C에서 밤 -155°C 사이에서 변합니다. 따라서 총 편차는 260°C입니다.
105 - (-155) = 260
공식을 대입하면 다음과 같습니다.
연습 6
(UESPI 2010) 한 학생이 레이 브래드버리의 공상과학 소설 "화씨 451"을 읽고 있습니다. 어떤 구절에서 등장인물 중 한 사람은 화씨 451°F가 책을 만드는 종이가 연소되는 온도라고 주장합니다. 학생은 이 척도에서 물의 녹는 온도와 끓는 온도가 각각 32°F와 212°F라는 것을 알고 있습니다. 그는 451°F가 대략 다음과 같다고 올바르게 결론지었습니다.
가) 100 °C
b) 205 °C
다) 233 °C
d) 305 °C
e) 316 °C
정답: c) 233 °C.
섭씨 및 화씨 눈금은 다음과 관련이 있습니다.
451°F를 다음으로 대체 , 우리는:
응답 옵션 중 233°C가 가장 가깝습니다.
연습 7
(FATEC 2014) 포뮬러 인디 또는 포뮬러 1 레이스에서 드라이버는 조종석의 뜨거운 미세 환경에 노출됩니다. 50°C에 도달하며 다양한 열원(태양, 엔진, 지형, 뇌 대사, 근육 활동 등)에 의해 발생 등.). 이 온도는 견딜 수 있는 평균 체온보다 훨씬 높기 때문에 항상 좋은 신체 상태를 유지해야 합니다.
Formula Indy 경주는 미국에서 더 전통적이며 온도 판독값이 화씨 척도로 채택됩니다. 텍스트에 제시된 정보에 따르면 포뮬러 인디 자동차가 경주 중 도달하는 조종석 온도를 화씨로 표시하는 것이 정확합니다.
데이터:
얼음 녹는 온도 = 32°F;
끓는 물 온도 = 212°F.
가) 32.
나) 50.
다) 82.
라) 122.
마) 212.
정답: d) 122
두 온도를 연관시키기 위해 다음 방정식을 사용합니다.
교체 50 및 에 대한 해결
, 우리는:
따라서 화씨의 조종석 온도는 122°F입니다.
열 전파에 대한 연습
운동 8
(Enem 2021) 냉장고 사용 설명서에는 다음과 같은 권장 사항이 있습니다.
• 냉장고 문은 필요한 시간 동안만 열어 두십시오.
• 선반에 음식이 잘 분배되지 않아 공기 순환을 방해하지 않는 것이 중요합니다.
• 제품 후면(구불구불한 방열판)과 벽 사이에 5cm 이상의 공간을 두세요.
열역학 원칙에 따라 이러한 권장 사항에 대한 정당성은 각각 다음과 같습니다.
a) 냉장고에서 환경으로의 냉기 출력을 줄이고 선반에 있는 식품 사이의 냉기 전달을 보장하고 방열판과 환경 사이의 열 교환을 허용합니다.
b) 환경에 대한 냉장고의 냉기 출력을 줄이고 내부 공기의 대류를 보장하며 내부 및 외부 부품 사이의 단열을 보장합니다.
c) 환경에서 냉장고 내부로의 열 흐름을 줄이고 내부 공기의 대류를 보장하고 방열판과 환경 사이의 열 교환을 허용합니다.
d) 환경에서 냉장고 내부로의 열 흐름을 줄이고 전달을 보장합니다. 선반에 있는 음식 사이의 추위와 싱크대와 환경 사이의 열 교환을 허용합니다.
e) 환경에서 냉장고 내부로의 열 흐름을 줄이고 내부 공기의 대류를 보장하고 내부와 외부 부품 사이의 단열을 보장합니다.
정답: c) 방에서 냉장고 내부로의 열 흐름을 줄이고 내부 공기의 대류를 보장하고 방열판과 환경 사이의 열 교환을 허용하십시오.
냉장고 문을 닫고 필요한 만큼만 열면 외부 환경으로부터 열이 유입되는 것을 방지할 수 있습니다.
냉장고 내부에서 차가운 실내 환경과 음식 사이의 열교환은 대류를 통해 기류를 생성합니다. 이 전류는 음식을 식히는 데 필요합니다.
음식에서 빼앗아 냉장고의 냉매와 교환된 열은 뒤쪽의 방열판으로 전달됩니다. 이 열은 주로 대류에 의해 환경과 교환되므로 공간이 필요합니다.
운동 9
(UEPB 2009) 브리가데이로를 좋아하는 한 아이가 이 사탕을 만들기로 결심하고 재료와 기구를 분리하기 시작했습니다. 처음에 그는 연유 캔, 가루 초콜릿과 마가린을 가져갔고, 강철 팬과 숟가락과 캔따개를 가져갔습니다. 아이는 연유를 팬으로 빼내기 위해 깡통에 구멍을 뚫었습니다. 그런 태도를 본 그의 어머니는 아들에게 캔에 다른 구멍을 뚫어 그 액체를 더 쉽게 제거할 수 있다고 제안했습니다. 여단을 저어주기 위해 냄비를 불 위에 놓았을 때, 아이는 몇 분 후 숟가락 손잡이가 따뜻해짐을 느끼며 "어머니, 숟가락이 제 손을 태우고 있습니다"라고 불평했습니다. 그래서 그의 어머니는 그에게 화상을 방지하기 위해 나무 숟가락을 사용하도록 요청했습니다.
손이 불타고 있다는 아이의 불평에서 입증된 숟가락의 따뜻함에 대해 우리는 다음과 같이 말할 수 있습니다.
a) 우수한 단열재인 나무 숟가락을 사용하면 강철 숟가락보다 빨리 가열됩니다.
b) 숟가락을 구성하는 입자가 대류를 만들어 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 완전히 가열하기 때문에 발생합니다.
c) 조사로 인해 숟가락이 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 완전히 가열됩니다.
d) 열전도율이 우수한 나무 숟가락을 사용하면 강철 숟가락보다 빨리 뜨거워진다.
e) 숟가락을 구성하는 입자가 숟가락에 흡수된 열을 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 전도하기 시작하기 때문에 발생합니다.
정답: e) 숟가락을 구성하는 입자가 흡수된 열을 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 전도하기 시작하기 때문에 발생합니다.
열 전파 과정은 전도입니다. 에너지만 입자에서 주변으로 전달됩니다. 금속은 우수한 열 전달 물질입니다.
운동 10
(Enem 2016) 한 실험에서 한 교사가 같은 질량의 두 쟁반(하나는 플라스틱, 다른 하나는 알루미늄)을 실험실 테이블에 둡니다. 몇 시간 후 그는 학생들에게 두 쟁반의 온도를 터치로 평가하도록 요청합니다. 그의 학생들은 알루미늄 트레이가 더 낮은 온도에 있다고 단호하게 주장합니다. 흥미를 느낀 그는 두 번째 활동을 제안합니다. 각 쟁반에 얼음 조각을 올려놓는 것입니다. 환경과 열적 평형 상태에 있으며 얼음이 녹는 속도가 어느 정도인지 묻습니다. 더 큰.
선생님의 질문에 정답을 맞추는 학생은 녹는다고 말할 것입니다.
a) 플라스틱보다 열전도율이 높기 때문에 알루미늄 트레이에서 더 빠릅니다.
b) 플라스틱 트레이에서 더 빠릅니다. 처음에는 알루미늄 트레이보다 온도가 더 높기 때문입니다.
c) 알루미늄 트레이보다 열용량이 높기 때문에 플라스틱 트레이에서 더 빠릅니다.
d) 플라스틱 트레이보다 비열이 낮기 때문에 알루미늄 트레이에서 더 빠릅니다.
e) 동일한 온도 변화를 가지므로 두 트레이에서 동일한 속도로.
정답: a) 플라스틱 트레이보다 열전도율이 높기 때문에 알루미늄 트레이에서 더 빠릅니다.
얼음은 더 빠른 속도로 열을 전달하는 트레이에서 더 빨리 녹습니다. 금속이 열전도율이 높을수록 알루미늄 트레이는 더 많은 열을 얼음으로 전달하고 더 빨리 녹습니다.
운동 11
(Enem 2021) 상파울루 시에서 열섬은 봄 지역에 도달해야 하는 바닷바람의 흐름 방향을 바꾸는 역할을 합니다. 그러나 열섬을 횡단할 때 바닷바람은 이제 수직 기류를 만나 이동합니다. 그녀를 위해 도시의 뜨거운 표면에서 흡수된 열 에너지는 높은 곳으로 이동합니다. 고지. 이런 식으로 봄 지역이 아닌 도심 중앙에 결로와 폭우가 발생합니다. 이미지는 이 현상에서 에너지를 교환하는 세 가지 하위 시스템을 보여줍니다.
이러한 메커니즘은 각각,
a) 조사 및 대류.
b) 조사 및 조사.
c) 전도 및 조사.
d) 대류 및 조사.
e) 대류 및 대류.
정답: a) 조사와 대류.
조사는 태양과 도시 사이에 열을 전달하는 과정입니다. 이 과정에서 열은 전자기 복사에 의해 전달됩니다.
대류는 열섬과 바닷바람 사이에서 열을 전달하는 과정입니다. 이 과정에서 열은 유체 매체(이 경우 공기)에 의해 움직임을 통해 전달됩니다. 대류에서는 팽창하는 뜨거운 공기가 밀도가 낮아지고 상승합니다. 더 높은 고도의 더 차가운 공기는 밀도가 높아 하강하여 열을 교환하는 기류를 생성합니다.
잠열과 민감열에 대한 운동
운동 12
(Enem 2015) 높은 연소 온도와 움직이는 부품 사이의 마찰은 내연 기관이 가열되는 요인 중 일부입니다. 이러한 엔진의 과열과 그에 따른 손상을 방지하기 위해 현재 냉각 시스템이 개발되었습니다. 특수한 성질을 가진 쿨러가 엔진 내부를 순환하여 열을 흡수하여 라디에이터를 통과할 때 대기.
냉각수가 목적을 가장 효율적으로 수행하려면 어떤 속성이 있어야 합니까?
a) 높은 비열.
b) 높은 융해 잠열.
c) 낮은 열전도율.
d) 낮은 끓는 온도.
e) 높은 열팽창 계수.
정답: a) 높은 비열.
비열은 재료의 특성이며 이 경우 냉각수입니다. 온도 1단위를 변화시키기 위해 1질량 단위에 대해 받거나 방출해야 하는 열의 양을 나타냅니다.
즉, 비열이 높을수록 온도를 너무 많이 올리지 않고도 더 많은 열을 받을 수 있습니다. 비열이 높은 물질은 온도 변화에 덜 민감합니다.
이러한 방식으로 비열이 높은 냉각수는 끓지 않고 엔진에서 더 많은 양의 열 에너지를 "수집"할 수 있습니다.
운동 13
(FATEC 2014) Fatec의 용접 과정에서 물리학 분야의 수업에서 담당 교사는 학생들이 고등학교에서 본 주제를 설명합니다. 주어진 가상의 순수 물질의 상태 변화 그래프의 분석을 수행하는 방법을 설명합니다. 이를 위해서는 축에 표시된 물리량과 이러한 양의 관계로 형성된 그래프만 평가하면 됩니다. 이 그래프에서 기울기를 나타내는 부분은 에너지 흡수에 의한 온도 변화를 나타내고, 안정기를 나타내는 부분(수평 단면)은 에너지 흡수에 의한 상태 변화를 나타낸다.
이 설명이 끝난 후, 그는 학생들에게 이 장치가 흡수한 에너지의 총량이 얼마인지 묻습니다. 액체의 상태 변화가 끝날 때까지 물질의 상태 변화가 끝날 때까지 텅빈.
이 질문에 대한 정답은 칼로리입니다.
가) 2000.
나) 4000.
다) 6,000
d) 10,000
e) 14,000
정답: d) 10 000.
이 변화는 4000~14000칼로리 사이에서 발생합니다. 물질은 첫 번째 고원 이후 램프가 시작될 때 완전히 액체 상태입니다. 액체에서 기체 상태로의 변환은 두 번째 고원에서 발생합니다.
열 팽창에 대한 운동
운동 14
(URCA 2012) 밀도가 10g/cm3인 금속 원뿔의 밑면 반경은 0°C에서 초기 길이 Ro = 2cm입니다. 이 원뿔을 100°C의 온도까지 가열하면 높이가 Δh = 0.015cm로 변합니다. 100g의 원추 질량에서 재료의 평균 선형 팽창 계수는 다음과 같습니다.
정답:
객관적인: 선형 팽창 계수 결정 ().
데이터 = 0.015cm
초기 반경, = 2cm = 100°C
질량, m = 100g
밀도, d = 10g/cm3
선형 열팽창의 수학적 및 물리적 모델
어디에, 는 선형 팽창 계수입니다.
높이 편차입니다.
시작 높이입니다.
온도의 변화입니다.
격리 ,
그리고
제공됩니다. 이런 식으로 결정하기 위해
, 결정할 필요가 있다
.
결정 부피와 밀도 비율을 사용합시다.
콘 볼륨
밀도
격리 V,
부피 방정식에서 V와 r의 값을 대입하고 = 3,
이제 교체할 수 있습니다. 열팽창 계수 방정식에서,
과학적 표기법으로 전환
0,0006 =
에 대해 자세히 알아보기
- 열과 온도.
- 열 전파
- 민감한 열
- 비열
- 열에너지
- 열 팽창
- 열용량
- 열전도
- 열 대류
- 열 조사