Svolgi con cura i seguenti esercizi sulla temperatura e sul calore. Per i problemi di calcolo scrivi sempre i dati, la formula e l'unità di misura del risultato. Quando serve, usa: calore specifico dell'acqua c = 4186 J/(kg·K); calore latente di fusione del ghiaccio L_f = 334 kJ/kg; calore latente di vaporizzazione dell'acqua L_v = 2260 kJ/kg.
- Quale fra le seguenti affermazioni descrive correttamente il calore?
- A) È una proprietà intrinseca dei corpi caldi
- B) È energia che si trasferisce a causa di una differenza di temperatura
- C) È sinonimo di temperatura espressa in joule
- D) È la quantità di moto delle molecole di un corpo
- Lo zero della scala Kelvin coincide con lo zero della scala Celsius.
- Vero / Falso
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La legge fondamentale della calorimetria, valida quando non vi sono passaggi di stato, si scrive Q = m · c · ___.
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Una temperatura di 27 °C corrisponde, nella scala Kelvin, a circa:
- A) 246 K
- B) 273 K
- C) 300 K
- D) 320 K
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Associa ogni meccanismo di propagazione del calore al fenomeno che lo esemplifica meglio. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Conduzione | Aria calda che sale dal termosifone | | Convezione | Calore del Sole che raggiunge la Terra | | Irraggiamento | Pareti coibentate con lana di vetro | | Isolamento | Manico metallico di una pentola che si scalda |
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Calcola la quantità di calore necessaria per portare 500 g di acqua dalla temperatura di 15 °C a quella di 75 °C.
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Durante un passaggio di stato la temperatura della sostanza rimane costante anche se la sostanza continua a scambiare energia con l'ambiente.
- Vero / Falso
- Il calore specifico dell'acqua è particolarmente alto rispetto a quello dei metalli. Quale conseguenza pratica deriva da questo fatto?
- A) L'acqua si scalda e si raffredda molto rapidamente
- B) Le zone costiere hanno escursioni termiche più contenute rispetto a quelle interne
- C) I metalli sono migliori isolanti termici dell'acqua
- D) L'acqua non può essere usata nei radiatori
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Il principio ___ della termodinamica afferma che se due corpi sono entrambi in equilibrio termico con un terzo, allora lo sono anche fra loro.
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In un calorimetro ideale si mescolano 200 g di acqua a 80 °C con 300 g di acqua a 20 °C. Determina la temperatura di equilibrio.
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Una sbarra di acciaio lunga 10 m viene riscaldata di 50 °C. Sapendo che il coefficiente di dilatazione lineare dell'acciaio è λ ≈ 1,2·10⁻⁵ K⁻¹, di quanto si allunga approssimativamente?
- A) 0,06 mm
- B) 0,6 mm
- C) 6 mm
- D) 60 mm
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Spiega in modo chiaro la differenza concettuale fra temperatura e calore, indicando le unità di misura tipiche di ciascuna grandezza.
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L'irraggiamento richiede sempre un mezzo materiale per propagarsi, come accade per la conduzione.
- Vero / Falso
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Quanta energia occorre per fondere completamente 250 g di ghiaccio inizialmente a 0 °C?
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Per quale ragione i binari ferroviari sono interrotti da piccoli spazi vuoti, detti giunti di dilatazione?
- A) Per facilitare la pulizia dei binari
- B) Per permettere l'allungamento del metallo durante il riscaldamento estivo
- C) Per ridurre il rumore al passaggio del treno
- D) Per consentire il drenaggio della pioggia
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Il calore necessario per cambiare lo stato di una massa m di sostanza, senza variazione di temperatura, vale Q = m · ___.
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Collega ciascuna grandezza con la sua unità di misura nel Sistema Internazionale. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Temperatura | joule (J) | | Calore | J/(kg·K) | | Calore specifico | J/kg | | Calore latente | kelvin (K) |
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Un blocco di rame di massa 400 g, a 90 °C, viene immerso in 600 g di acqua a 18 °C contenuti in un calorimetro ideale. Sapendo che il calore specifico del rame è 385 J/(kg·K), calcola la temperatura di equilibrio.
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Perché, immergendo la mano nell'acqua tiepida dopo averla tenuta in acqua molto fredda, l'acqua tiepida ci sembra calda? Spiega in termini fisici.
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Una sostanza ha calore specifico molto basso. Cosa possiamo dedurne?
- A) Si scalda lentamente e si raffredda lentamente
- B) Si scalda rapidamente con poca energia e si raffredda altrettanto velocemente
- C) Non può cambiare stato fisico
- D) Ha sempre temperatura costante
- Per portare 1 kg di acqua da 99 °C a 100 °C serve più energia che per vaporizzare completamente 1 kg di acqua già a 100 °C.
- Vero / Falso
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Quanto calore occorre per trasformare 100 g di ghiaccio a 0 °C in acqua a 50 °C?
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Descrivi in modo organizzato i tre meccanismi di propagazione del calore, indicando per ciascuno un esempio concreto e spiegando in quali stati della materia avvengono prevalentemente.
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Una mole di acqua a pressione atmosferica viene riscaldata gradualmente partendo da −20 °C fino a 120 °C. In quale fase del processo la temperatura rimane costante più a lungo, supponendo riscaldamento a potenza fissa?
- A) Durante il riscaldamento del ghiaccio da −20 °C a 0 °C
- B) Durante la fusione del ghiaccio a 0 °C
- C) Durante il riscaldamento dell'acqua da 0 °C a 100 °C
- D) Durante l'ebollizione dell'acqua a 100 °C