Esercizi su Calore

Un blocco di rame di massa $\displaystyle { m=0.200\,\mathrm{kg} }$ viene riscaldato da $\displaystyle { 20\ ^\circ\mathrm{C} }$ a $\displaystyle { 120\ ^\circ\mathrm{C} }$.

Il calore specifico del rame è $\displaystyle { c=385\,\mathrm{J\,kg^{-1}\,K^{-1}} }$.

Calcolare il calore assorbito dal blocco.

Calcola il calore necessario per riscaldare una massa di acqua.

La massa di acqua è $\displaystyle { 200\ \text{g} }$ e la temperatura iniziale è $\displaystyle { 20\ ^\circ\mathrm{C} }$.

La temperatura finale è $\displaystyle { 80\ ^\circ\mathrm{C} }$.

Usa il calore specifico dell'acqua $\displaystyle { c=4186\ \text{J kg}^{-1}\text{K}^{-1} }$.

Esprimi il risultato in joule con cifre significative appropriate.

Calcola il calore necessario per riscaldare $\displaystyle { 200\,\mathrm{g} }$ di acqua da $\displaystyle { 20\,^{\circ}\mathrm{C} }$ a $\displaystyle { 80\,^{\circ}\mathrm{C} }$.

Usa $\displaystyle { c_{acqua}=4180\,\mathrm{J\,kg^{-1}K^{-1}} }$.

Trasforma le unità se necessario e indica il risultato in joule.

Un pezzo di metallo di massa $\displaystyle { 150\,\mathrm{g} }$ a $\displaystyle { 95\,^{\circ}\mathrm{C} }$ viene immerso in $\displaystyle { 250\,\mathrm{g} }$ di acqua a $\displaystyle { 20\,^{\circ}\mathrm{C} }$.

La temperatura di equilibrio è $\displaystyle { 25\,^{\circ}\mathrm{C} }$.

Determinare il calore specifico del metallo, assumendo $\displaystyle { c_{acqua}=4180\,\mathrm{J\,kg^{-1}K^{-1}} }$ e trascurando lo scambio con l'ambiente.

Vapore saturo a $\displaystyle { 100\,^{\circ}\mathrm{C} }$ condensa in un contenitore contenente $\displaystyle { 500\,\mathrm{g} }$ di acqua a $\displaystyle { 20\,^{\circ}\mathrm{C} }$ per portarla a $\displaystyle { 60\,^{\circ}\mathrm{C} }$.

Determinare la massa di vapore condensato necessaria sapendo che il calore latente di vaporizzazione è $\displaystyle { L_v=2.26\times10^{6}\,\mathrm{J\,kg^{-1}} }$ e $\displaystyle { c_{acqua}=4180\,\mathrm{J\,kg^{-1}K^{-1}} }$.

Trascurare le perdite e considerare che il condensato si raffredda da $\displaystyle { 100\,^{\circ}\mathrm{C} }$ a $\displaystyle { 60\,^{\circ}\mathrm{C} }$ dopo la condensazione.

Del vapore saturo a $\displaystyle { 100\ ^\circ\mathrm{C} }$ entra in un recipiente contenente acqua fredda fino all'equilibrio.

La massa di vapore è $\displaystyle { 20\ \text{g} }$ a $\displaystyle { 100\ ^\circ\mathrm{C} }$ prima della condensazione.

La massa dell'acqua iniziale è $\displaystyle { 200\ \text{g} }$ a $\displaystyle { 25\ ^\circ\mathrm{C} }$.

La temperatura finale misurata è $\displaystyle { 40\ ^\circ\mathrm{C} }$.

Usa $\displaystyle { L_{v}=2.26\times10^{6}\ \text{J kg}^{-1} }$ e $\displaystyle { c_{\text{acqua}}=4186\ \text{J kg}^{-1}\text{K}^{-1} }$.

Determina la temperatura di equilibrio reale se la massa di vapore fosse $\displaystyle { 20\ \text{g} }$ (verifica se il risultato è consistente con $\displaystyle { 40\ ^\circ\mathrm{C} }$) e riporta la temperatura finale.

Un pezzo di metallo di massa $\displaystyle { 100\ \text{g} }$ è portato a $\displaystyle { 150\ ^\circ\mathrm{C} }$ e poi immerso in acqua fredda.

La massa dell'acqua è $\displaystyle { 250\ \text{g} }$ alla temperatura iniziale di $\displaystyle { 20\ ^\circ\mathrm{C} }$.

La temperatura finale di equilibrio è $\displaystyle { 30\ ^\circ\mathrm{C} }$.

Si trascurano scambi con l'ambiente e con il calorimetro.

Determina il calore specifico del metallo in $\displaystyle { \text{J kg}^{-1}\text{K}^{-1} }$.

Un campione di metallo di massa $\displaystyle { m_m=0.200\ \mathrm{kg} }$ è riscaldato a $\displaystyle { 100^\circ\mathrm{C} }$ e poi immerso in acqua di massa $\displaystyle { m_w=0.300\ \mathrm{kg} }$ inizialmente a $\displaystyle { 20^\circ\mathrm{C} }$.

Dopo l'immersione la temperatura di equilibrio è $\displaystyle { T_f=25.0^\circ\mathrm{C} }$.

Negli scambi si trascura il calore del contenitore; il calore specifico dell'acqua è $\displaystyle { c=4186\ \mathrm{J/(kg\,K)} }$.

Calcola il calore specifico $\displaystyle { c_m }$ del metallo.

Un blocco metallico di massa $\displaystyle { m_m=0.500\,\mathrm{kg} }$ a $\displaystyle { 100.0\ ^\circ\mathrm{C} }$ viene immerso in acqua di massa $\displaystyle { m_w=0.200\,\mathrm{kg} }$ a $\displaystyle { 20.0\ ^\circ\mathrm{C} }$ in un calorimetro ideale.

La temperatura di equilibrio misurata è $\displaystyle { T_f=25.0\ ^\circ\mathrm{C} }$.

Determinare il calore specifico del metallo, sapendo che $\displaystyle { c_{\mathrm{H_2O}}=4186\,\mathrm{J\,kg^{-1}\,K^{-1}} }$.

Un pezzo di rame entra in contatto con acqua e si raggiunge l'equilibrio termico.

La massa del rame è $\displaystyle { 150\ \text{g} }$ inizialmente a $\displaystyle { 200\ ^\circ\mathrm{C} }$.

La massa dell'acqua è $\displaystyle { 300\ \text{g} }$ inizialmente a $\displaystyle { 25\ ^\circ\mathrm{C} }$.

Usa $\displaystyle { c_{\text{Cu}}=385\ \text{J kg}^{-1}\text{K}^{-1} }$ e $\displaystyle { c_{\text{H2O}}=4186\ \text{J kg}^{-1}\text{K}^{-1} }$.

Determina la temperatura di equilibrio finale.

Si hanno $\displaystyle { 200\,\mathrm{g} }$ di acqua a $\displaystyle { 40\,^{\circ}\mathrm{C} }$ e si aggiungono $\displaystyle { 50\,\mathrm{g} }$ di ghiaccio a $\displaystyle { 0\,^{\circ}\mathrm{C} }$.

Calcolare la temperatura di equilibrio finale sapendo che il calore latente di fusione è $\displaystyle { L_f=334000\,\mathrm{J\,kg^{-1}} }$ e $\displaystyle { c_{acqua}=4180\,\mathrm{J\,kg^{-1}K^{-1}} }$.

Trascurare gli scambi con l'ambiente.

Si versa nel contenitore $\displaystyle { m_w=0.350\ \mathrm{kg} }$ di acqua alla temperatura $\displaystyle { T_w=60^\circ\mathrm{C} }$ una quantità di ghiaccio pari a $\displaystyle { m_i=0.150\ \mathrm{kg} }$ alla temperatura $\displaystyle { 0^\circ\mathrm{C} }$.

Prendi il calore latente di fusione del ghiaccio $\displaystyle { L_f=3.34\times10^{5}\ \mathrm{J/kg} }$ e il calore specifico dell'acqua $\displaystyle { c=4186\ \mathrm{J/(kg\,K)} }$.

Determina la temperatura finale del sistema e verifica se tutto il ghiaccio si scioglie.

Si mescolano due quantità di acqua: massa $\displaystyle { m_1=200\ \mathrm{g} }$ alla temperatura $\displaystyle { T_1=80^\circ\mathrm{C} }$ e massa $\displaystyle { m_2=500\ \mathrm{g} }$ alla temperatura $\displaystyle { T_2=20^\circ\mathrm{C} }$.

Assumi il calore specifico dell'acqua $\displaystyle { c=4186\ \mathrm{J/(kg\,K)} }$ e trascuriamo scambi con l'ambiente e con il contenitore.

Calcola la temperatura di equilibrio finale del sistema.

Calcola il calore necessario per trasformare una massa di ghiaccio a temperatura negativa in acqua a temperatura positiva.

Si ha una massa di ghiaccio di $\displaystyle { 500\ \text{g} }$ inizialmente a $\displaystyle { -5\ ^\circ\mathrm{C} }$.

Si vuole ottenere acqua a $\displaystyle { 20\ ^\circ\mathrm{C} }$.

Usa $\displaystyle { c_{\text{ghiaccio}}=2100\ \text{J kg}^{-1}\text{K}^{-1} }$, $\displaystyle { L_{f}=334000\ \text{J kg}^{-1} }$ e $\displaystyle { c_{\text{acqua}}=4186\ \text{J kg}^{-1}\text{K}^{-1} }$.

Calcola il calore totale assorbito.

In un calorimetro si trovano $\displaystyle { 300\,\mathrm{g} }$ di acqua inizialmente a $\displaystyle { 20\,^{\circ}\mathrm{C} }$ e un contenitore con capacità termica equivalente a $\displaystyle { C_{cal}=200\,\mathrm{J\,K^{-1}} }$.

Una resistenza eroga una potenza di $\displaystyle { 60\,\mathrm{W} }$ per $\displaystyle { 180\,\mathrm{s} }$.

Calcolare la temperatura finale del sistema trascurando dispersioni.

Un blocco di rame ha massa $\displaystyle { m=2.50\ \mathrm{kg} }$ e temperatura iniziale $\displaystyle { 20^\circ\mathrm{C} }$.

Il calore specifico del rame è $\displaystyle { c=385\ \mathrm{J/(kg\,K)} }$.

Si forniscono al blocco $\displaystyle { Q=5.00\times10^{4}\ \mathrm{J} }$ di energia termica.

Calcola la temperatura finale del blocco assumendo che tutta l'energia sia assorbita come calore sensibile.

Una resistenza elettrica immergibile eroga potenza costante $\displaystyle { P=1500\ \mathrm{W} }$ in un olio di massa $\displaystyle { m=1.00\ \mathrm{kg} }$ e calore specifico $\displaystyle { c=2000\ \mathrm{J/(kg\,K)} }$.

La temperatura dell'olio deve passare da $\displaystyle { 25^\circ\mathrm{C} }$ a $\displaystyle { 75^\circ\mathrm{C} }$.

Calcola il tempo necessario per raggiungere la temperatura voluta assumendo nessuna perdita di calore.

Si versa ghiaccio a $\displaystyle { 0.0\ ^\circ\mathrm{C} }$ in acqua più calda in un contenitore isolato.

La massa del ghiaccio è $\displaystyle { m_{ice}=0.0500\,\mathrm{kg} }$.

La massa dell'acqua calda è $\displaystyle { m_w=0.200\,\mathrm{kg} }$ con temperatura iniziale $\displaystyle { T_{w,i}=25.0\ ^\circ\mathrm{C} }$.

La calore latente di fusione del ghiaccio è $\displaystyle { L_f=334000\,\mathrm{J\,kg^{-1}} }$ e $\displaystyle { c_{\mathrm{H_2O}}=4186\,\mathrm{J\,kg^{-1}\,K^{-1}} }$.

Determinare la temperatura finale e verificare se tutto il ghiaccio si scioglie.

Si mescolano acqua calda e acqua fredda in un recipiente perfettamente isolato.

La massa di acqua calda è $\displaystyle { m_1=0.150\,\mathrm{kg} }$ a $\displaystyle { T_1=80.0\ ^\circ\mathrm{C} }$.

La massa di acqua fredda è $\displaystyle { m_2=0.300\,\mathrm{kg} }$ a $\displaystyle { T_2=20.0\ ^\circ\mathrm{C} }$.

Il calore specifico dell'acqua è $\displaystyle { c=4186\,\mathrm{J\,kg^{-1}\,K^{-1}} }$.

Determinare la temperatura di equilibrio finale.

Una resistenza elettrica da $\displaystyle { P=1500\,\mathrm{W} }$ riscalda acqua in un bollitore isolato.

La massa dell'acqua è $\displaystyle { m=0.750\,\mathrm{kg} }$ e la temperatura iniziale è $\displaystyle { T_i=20.0\ ^\circ\mathrm{C} }$.

La temperatura finale desiderata è $\displaystyle { T_f=100.0\ ^\circ\mathrm{C} }$.

Calcolare il tempo necessario ignorando dispersioni di calore.

Usare $\displaystyle { c_{\mathrm{H_2O}}=4186\,\mathrm{J\,kg^{-1}\,K^{-1}} }$.