Monivalinnat (401–407) Jaa 401. Vettä kattilassa ja styroksiastiassa Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Yksi kilogramma 100-asteista vettä kaadetaan kattilaan ja jätetään pöydälle. Ympäristössä on normaali huoneenlämpötila 20 °C. Valitse oikeat vaihtoehdot. 1. Kuinka paljon veden lämpötila muuttuu lämpötilaerojen tasoittuessa? 20 K 80 K 293 K 353 K 2. Kuinka paljon lämpöä likimäärin siirtyy pitkän ajan kuluessa vedestä ympäristöön? 80 kJ 84 kJ 340 kJ 419 kJ Sama määrä yhtä lämmintä vettä kaadetaan hyvin eristettyyn styroksiastiaan. Vertaillaan kattilassa ja styroksiastiassa olevia vesiä. 3. Miten astioista siirtyy lämpöä ympäristöön lyhyen ajan kuluessa? Styroksiastiasta siirtyy enemmän lämpöä ympäristöön kuin kattilasta. Kattilasta siirtyy enemmän lämpöä ympäristöön kuin styroksiastiasta. Molemmista astioista siirtyy yhtä paljon lämpöä ympäristöön. 4. Miten astioista siirtyy lämpöä ympäristöön pitkän ajan kuluessa? Styroksiastiasta siirtyy enemmän lämpöä ympäristöön kuin kattilasta. Kattilasta siirtyy enemmän lämpöä ympäristöön kuin styroksiastiasta. Molemmista astioista siirtyy yhtä paljon lämpöä ympäristöön. 5. Millaisella teholla astioista siirtyy lämpöä ympäristöön? Styroksiastiasta siirtyy lämpöä suuremmalla teholla kuin kattilasta. Kattilasta siirtyy lämpöä suuremmalla teholla kuin styroksiastiasta. Molemmista astioista siirtyy lämpöä yhtä suurella teholla. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 402. Lämpötilojen tasoittumisia Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Kahdessa astiassa on yhtä suuri määrä vettä. Toisen astian lämpötila on 20 °C ja toisen 50 °C. Vedet sekoitetaan. Systeemiä voidaan pitää lyhyellä aikavälillä eristettynä. Mikä on sekoituksen loppulämpötila? °C Kahden astian vesien lämpötilat ovat 20 °C ja 50 °C. Kylmemmän veden massa on kaksinkertainen lämpimään verrattuna. Vedet sekoitetaan. Mikä on sekoituksen loppulämpötila? °C Astiassa olevan nesteen lämpötila on 20 °C ja metallipunnuksen 100 °C. Veden ja metallin massat ovat yhtä suuret. Veden ominaislämpökapasiteetti on [[$c_v=4{,}2 \, \frac{\text{kJ}}{{\text{kg}}^{\circ}\text{C}}$]] ja metallin [[$c_m=0{,}6\,\frac{\text{kJ}}{{\text{kg}}^{\circ}\text{C}}$]]. Punnus upotetaan veteen, jolloin punnuksesta pois siirtyvä lämpö on yhtä suuri kuin veden vastaanottama. punnuksesta siirtyy lämpöä pois enemmän kuin vesi vastaanottaa lämpöä. punnuksesta siirtyy lämpöä pois vähemmän kuin vesi vastaanottaa lämpöä. Tilannetta voidaan kuvata yhtälöllä [[$\Delta T_m=\Delta T_v$]] [[$c_m=c_v$]] [[$c_m m\Delta T_m=c_v m \Delta T_v$]] Koska massat ovat samat, ovat lämpötilojen muutokset kääntäen verrannolliset aineiden ominaislämpökapasiteetteihin. Siis [[$\dfrac{\Delta T_m}{\Delta T_v}=\dfrac{c_v}{c_m}$]] Tästä voidaan päätellä, millaiset ovat metallin ja veden lämpötilan muutokset, joten loppulämpötila on °C Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 403. Rautaesineen jäähdytys Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Kiehuvasta vedestä nostettu teräsesine halutaan jäähdyttää nopeasti vedellä. Esineen massa on 285 grammaa. Paljonko 15-asteista vettä tarvitaan, jotta esine saadaan jäähdytettyä 20-asteiseksi? Täydennä ratkaisu: Tilanteessa metalli luovuttaa lämpöä vedelle. vesi luovuttaa lämpöä metallille. molemmat luovuttavat lämpöä. molemmat vastaanottavat lämpöä. Metallin osalta ominaislämpökapasiteetti on [[$c_\text{m}=$]][[$\dfrac{\text{J}}{\text{kg K}}$]] ja lämpötilan muutoksen suuruus on [[$\Delta T_\text{m}=$]][[$\text{K}$]]. Metallin massa on [[$m_\text{m}=0{,}285\text{ kg}$]]. Veden osalta ominaislämpökapasiteetti on [[$c_\text{v}=$]][[$\dfrac{\text{J}}{\text{kg K}}$]] ja lämpötilan muutoksen suuruus on [[$\Delta T_\text{v}=$]][[$\text{K}$]]. Veden massa on tuntematon. Oletetaan, että tilanteessa metallin ja veden muodostamasta systeemistä ei siirry lämpöä pois, eikä siihen tule ulkopuolelta lisää lämpöä. Silloin metallin luovuttama ja veden vastaanottama lämpö ovat yhtä suuret ja saadaan yhtälö [[$Q_\text{v}=Q_\text{m}$]]. Tästä voidaan ratkaista tuntematon massa, ja ratkaisuksi saadaan [[$m_\text{v}=c_\text{m}m_\text{m}\Delta T_\text{m}-c_\text{v}\Delta T_\text{v}$]] [[$m_\text{v}=c_\text{m}m_\text{m}\Delta T_\text{m}-c_\text{v}-\Delta T_\text{v}$]] [[$m_\text{v}=\dfrac{c_\text{m}m_\text{m}\Delta T_\text{m}}{c_\text{v}}-\Delta T_\text{v}$]] [[$m_\text{v}=\dfrac{c_\text{m}m_\text{m}\Delta T_\text{m}}{c_\text{v}\Delta T_\text{v}}$]] Vastaukseksi saadaan [[$m_\text{v}=$]] kg, eli vettä tarvitaan noin litraa. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 404. Eroja aineiden lämmityksessä Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Kolmea eri kiinteää ainetta on erillisissä säiliöissä. Aineiden massat ja lämpötila alussa ovat yhtä suuret. Aineita aletaan lämmittää vakioteholla, jolloin niiden lämpötilat muuttuvat kuvaajien mukaisesti. Vastaa kysymyksiin kuvaajien perusteella. a) Mikä aineista alkaa sulaa ensimmäisenä? aine 1 aine 2 aine 3 ei voida tietää kuvaajien perusteella b) Minkä aineen sulamispiste on alhaisin? aineen 1 aineen 2 aineen 3 ei voida tietää kuvaajien perusteella c) Millä aineista on suurin ominaissulamislämpö? aineella 1 aineella 2 aineella 3 ei voida tietää kuvaajien perusteella d) Minkä aineen ominaislämpökapasiteetti nesteenä on pienin? aineen 1 aineen 2 aineen 3 ei voida tietää kuvaajien perusteella e) Mikä aineista on vastaanottanut eniten energiaa höyrystyttyään kokonaan? aine 1 aine 2 aine 3 ei voida tietää kuvaajien perusteella Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 405. Lumen sulamisteho katolla Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Katolla oleva lumi suli aurinkoisena kevätpäivänä hiljalleen. Sulanut vesi valui rännejä pitkin. Vettä tuli keskimäärin 1,3 desilitraa minuutissa. Millä teholla katolla ollut lumi suli? Täydennä ratkaisu Lumen sulamiseen vaadittu lämpö [[$Q$]] saadaan lausekkeesta [[$Q=C\Delta T$]] [[$Q=cm\Delta T$]] [[$Q=sm$]] [[$Q=rm$]] Tämä liittyy tehoon [[$P$]] siten, että [[$P=Qt$]] [[$P=\dfrac{Q}{t}$]] [[$P=\dfrac{t}{Q}$]] Jos tarkasteluaikana käytetään minuuttia, sulava massa on kg. Lumen ominaissulamislämpö on J/kg. Sijoittamalla nämä ja yhdistämällä alun kaavat yhdeksi lausekkeeksi saadaan sulamistehoksi W. Oikeaan tarkkuuteen pyöristettynä tämä on W. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 406. Faasikaavion tulkintaa Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Tarkastellaan kuvassa olevaa tuntemattoman aineen faasikaaviota. a) Millainen on aineen olomuoto kaavion pisteessä A? kiinteä neste kaasu b) Mitä tapahtuu aineelle pisteen A tilassa, jos paine laskee? aine höyrystyy aine jähmettyy aine härmistyy aineen olomuoto ei muutu c) Millainen on aineen olomuoto NTP-olosuhteissa? kiinteä neste kaasu d) Mitä tapahtuu NTP-olosuhteissa olevalle aineelle, kun sitä jäähdytetään? aine tiivistyy aine härmistyy aine sulaa aine sublimoituu e) Millaisissa olomuodoissa kyseistä ainetta esiintyy tavallisesti luonnossa maanpinnan läheisyydessä? kiinteänä nesteenä kaasuna kiinteänä, nesteenä ja kaasuna kiinteänä ja kaasuna Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen 407. Haihtuminen ja ilmankosteus Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Valitse väitteet, jotka ovat tosia. Veden haihtuminen tapahtuu 100 °C:n lämpötilassa. Veden haihtuminen vaatii energiaa. Kylläisessä höyryssä on vakiomassa vettä tilavuusyksikköä kohden olosuhteista riippumatta. Kylläisen höyryn suhteellinen kosteus on 100 %. Kuuma ilma voi sisältää suuremman massan höyryä kuin kylmä. Kylmän ilman suhteellinen kosteus ei voi olla 100 %. Kosteassa ilmassa olevaa vesihöyryä tiivistyy, kun ilma lämpenee. Märkä vaate ei kuivu, jos ympäröivän ilman suhteellinen kosteus on 100 %. Sumu on vesihöyryä. Kylmän juomatölkin pinnalle kertyvä kosteus on ympäröivästä ilmasta tiivistynyttä höyryä. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
401. Vettä kattilassa ja styroksiastiassa Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Yksi kilogramma 100-asteista vettä kaadetaan kattilaan ja jätetään pöydälle. Ympäristössä on normaali huoneenlämpötila 20 °C. Valitse oikeat vaihtoehdot. 1. Kuinka paljon veden lämpötila muuttuu lämpötilaerojen tasoittuessa? 20 K 80 K 293 K 353 K 2. Kuinka paljon lämpöä likimäärin siirtyy pitkän ajan kuluessa vedestä ympäristöön? 80 kJ 84 kJ 340 kJ 419 kJ Sama määrä yhtä lämmintä vettä kaadetaan hyvin eristettyyn styroksiastiaan. Vertaillaan kattilassa ja styroksiastiassa olevia vesiä. 3. Miten astioista siirtyy lämpöä ympäristöön lyhyen ajan kuluessa? Styroksiastiasta siirtyy enemmän lämpöä ympäristöön kuin kattilasta. Kattilasta siirtyy enemmän lämpöä ympäristöön kuin styroksiastiasta. Molemmista astioista siirtyy yhtä paljon lämpöä ympäristöön. 4. Miten astioista siirtyy lämpöä ympäristöön pitkän ajan kuluessa? Styroksiastiasta siirtyy enemmän lämpöä ympäristöön kuin kattilasta. Kattilasta siirtyy enemmän lämpöä ympäristöön kuin styroksiastiasta. Molemmista astioista siirtyy yhtä paljon lämpöä ympäristöön. 5. Millaisella teholla astioista siirtyy lämpöä ympäristöön? Styroksiastiasta siirtyy lämpöä suuremmalla teholla kuin kattilasta. Kattilasta siirtyy lämpöä suuremmalla teholla kuin styroksiastiasta. Molemmista astioista siirtyy lämpöä yhtä suurella teholla. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
402. Lämpötilojen tasoittumisia Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Kahdessa astiassa on yhtä suuri määrä vettä. Toisen astian lämpötila on 20 °C ja toisen 50 °C. Vedet sekoitetaan. Systeemiä voidaan pitää lyhyellä aikavälillä eristettynä. Mikä on sekoituksen loppulämpötila? °C Kahden astian vesien lämpötilat ovat 20 °C ja 50 °C. Kylmemmän veden massa on kaksinkertainen lämpimään verrattuna. Vedet sekoitetaan. Mikä on sekoituksen loppulämpötila? °C Astiassa olevan nesteen lämpötila on 20 °C ja metallipunnuksen 100 °C. Veden ja metallin massat ovat yhtä suuret. Veden ominaislämpökapasiteetti on [[$c_v=4{,}2 \, \frac{\text{kJ}}{{\text{kg}}^{\circ}\text{C}}$]] ja metallin [[$c_m=0{,}6\,\frac{\text{kJ}}{{\text{kg}}^{\circ}\text{C}}$]]. Punnus upotetaan veteen, jolloin punnuksesta pois siirtyvä lämpö on yhtä suuri kuin veden vastaanottama. punnuksesta siirtyy lämpöä pois enemmän kuin vesi vastaanottaa lämpöä. punnuksesta siirtyy lämpöä pois vähemmän kuin vesi vastaanottaa lämpöä. Tilannetta voidaan kuvata yhtälöllä [[$\Delta T_m=\Delta T_v$]] [[$c_m=c_v$]] [[$c_m m\Delta T_m=c_v m \Delta T_v$]] Koska massat ovat samat, ovat lämpötilojen muutokset kääntäen verrannolliset aineiden ominaislämpökapasiteetteihin. Siis [[$\dfrac{\Delta T_m}{\Delta T_v}=\dfrac{c_v}{c_m}$]] Tästä voidaan päätellä, millaiset ovat metallin ja veden lämpötilan muutokset, joten loppulämpötila on °C Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
403. Rautaesineen jäähdytys Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Kiehuvasta vedestä nostettu teräsesine halutaan jäähdyttää nopeasti vedellä. Esineen massa on 285 grammaa. Paljonko 15-asteista vettä tarvitaan, jotta esine saadaan jäähdytettyä 20-asteiseksi? Täydennä ratkaisu: Tilanteessa metalli luovuttaa lämpöä vedelle. vesi luovuttaa lämpöä metallille. molemmat luovuttavat lämpöä. molemmat vastaanottavat lämpöä. Metallin osalta ominaislämpökapasiteetti on [[$c_\text{m}=$]][[$\dfrac{\text{J}}{\text{kg K}}$]] ja lämpötilan muutoksen suuruus on [[$\Delta T_\text{m}=$]][[$\text{K}$]]. Metallin massa on [[$m_\text{m}=0{,}285\text{ kg}$]]. Veden osalta ominaislämpökapasiteetti on [[$c_\text{v}=$]][[$\dfrac{\text{J}}{\text{kg K}}$]] ja lämpötilan muutoksen suuruus on [[$\Delta T_\text{v}=$]][[$\text{K}$]]. Veden massa on tuntematon. Oletetaan, että tilanteessa metallin ja veden muodostamasta systeemistä ei siirry lämpöä pois, eikä siihen tule ulkopuolelta lisää lämpöä. Silloin metallin luovuttama ja veden vastaanottama lämpö ovat yhtä suuret ja saadaan yhtälö [[$Q_\text{v}=Q_\text{m}$]]. Tästä voidaan ratkaista tuntematon massa, ja ratkaisuksi saadaan [[$m_\text{v}=c_\text{m}m_\text{m}\Delta T_\text{m}-c_\text{v}\Delta T_\text{v}$]] [[$m_\text{v}=c_\text{m}m_\text{m}\Delta T_\text{m}-c_\text{v}-\Delta T_\text{v}$]] [[$m_\text{v}=\dfrac{c_\text{m}m_\text{m}\Delta T_\text{m}}{c_\text{v}}-\Delta T_\text{v}$]] [[$m_\text{v}=\dfrac{c_\text{m}m_\text{m}\Delta T_\text{m}}{c_\text{v}\Delta T_\text{v}}$]] Vastaukseksi saadaan [[$m_\text{v}=$]] kg, eli vettä tarvitaan noin litraa. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
404. Eroja aineiden lämmityksessä Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Kolmea eri kiinteää ainetta on erillisissä säiliöissä. Aineiden massat ja lämpötila alussa ovat yhtä suuret. Aineita aletaan lämmittää vakioteholla, jolloin niiden lämpötilat muuttuvat kuvaajien mukaisesti. Vastaa kysymyksiin kuvaajien perusteella. a) Mikä aineista alkaa sulaa ensimmäisenä? aine 1 aine 2 aine 3 ei voida tietää kuvaajien perusteella b) Minkä aineen sulamispiste on alhaisin? aineen 1 aineen 2 aineen 3 ei voida tietää kuvaajien perusteella c) Millä aineista on suurin ominaissulamislämpö? aineella 1 aineella 2 aineella 3 ei voida tietää kuvaajien perusteella d) Minkä aineen ominaislämpökapasiteetti nesteenä on pienin? aineen 1 aineen 2 aineen 3 ei voida tietää kuvaajien perusteella e) Mikä aineista on vastaanottanut eniten energiaa höyrystyttyään kokonaan? aine 1 aine 2 aine 3 ei voida tietää kuvaajien perusteella Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
405. Lumen sulamisteho katolla Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Katolla oleva lumi suli aurinkoisena kevätpäivänä hiljalleen. Sulanut vesi valui rännejä pitkin. Vettä tuli keskimäärin 1,3 desilitraa minuutissa. Millä teholla katolla ollut lumi suli? Täydennä ratkaisu Lumen sulamiseen vaadittu lämpö [[$Q$]] saadaan lausekkeesta [[$Q=C\Delta T$]] [[$Q=cm\Delta T$]] [[$Q=sm$]] [[$Q=rm$]] Tämä liittyy tehoon [[$P$]] siten, että [[$P=Qt$]] [[$P=\dfrac{Q}{t}$]] [[$P=\dfrac{t}{Q}$]] Jos tarkasteluaikana käytetään minuuttia, sulava massa on kg. Lumen ominaissulamislämpö on J/kg. Sijoittamalla nämä ja yhdistämällä alun kaavat yhdeksi lausekkeeksi saadaan sulamistehoksi W. Oikeaan tarkkuuteen pyöristettynä tämä on W. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
406. Faasikaavion tulkintaa Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Tarkastellaan kuvassa olevaa tuntemattoman aineen faasikaaviota. a) Millainen on aineen olomuoto kaavion pisteessä A? kiinteä neste kaasu b) Mitä tapahtuu aineelle pisteen A tilassa, jos paine laskee? aine höyrystyy aine jähmettyy aine härmistyy aineen olomuoto ei muutu c) Millainen on aineen olomuoto NTP-olosuhteissa? kiinteä neste kaasu d) Mitä tapahtuu NTP-olosuhteissa olevalle aineelle, kun sitä jäähdytetään? aine tiivistyy aine härmistyy aine sulaa aine sublimoituu e) Millaisissa olomuodoissa kyseistä ainetta esiintyy tavallisesti luonnossa maanpinnan läheisyydessä? kiinteänä nesteenä kaasuna kiinteänä, nesteenä ja kaasuna kiinteänä ja kaasuna Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
407. Haihtuminen ja ilmankosteus Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen Valitse väitteet, jotka ovat tosia. Veden haihtuminen tapahtuu 100 °C:n lämpötilassa. Veden haihtuminen vaatii energiaa. Kylläisessä höyryssä on vakiomassa vettä tilavuusyksikköä kohden olosuhteista riippumatta. Kylläisen höyryn suhteellinen kosteus on 100 %. Kuuma ilma voi sisältää suuremman massan höyryä kuin kylmä. Kylmän ilman suhteellinen kosteus ei voi olla 100 %. Kosteassa ilmassa olevaa vesihöyryä tiivistyy, kun ilma lämpenee. Märkä vaate ei kuivu, jos ympäröivän ilman suhteellinen kosteus on 100 %. Sumu on vesihöyryä. Kylmän juomatölkin pinnalle kertyvä kosteus on ympäröivästä ilmasta tiivistynyttä höyryä. Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen
