Fisica - Scuola secondaria di secondo grado Calore Propagazione del calore Irraggiamento e legge di Stefan-Boltzmann

Temperatura e calore

20 esercizi

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Fisica

Quali delle seguenti affermazioni descrivono correttamente le scale di temperatura Celsius e Kelvin?

A: Il valore di un grado nella scala Celsius supera di un fattore 9/5 quello di un grado nella scala Kelvin.

B: La scala Celsius assegna ai punti di fusione e di ebollizione gli stessi valori che assegna loro la scala Kelvin.

C: Il valore del grado è lo stesso in entrambe le scale.

D: Entrambe le scale assegnano la stessa temperatura al punto di fusione, ma assegnano temperature differenti al punto di ebollizione.

E: Entrambe le scale assegnano la stessa temperatura al punto di ebollizione, ma assegnano temperature differenti al punto di fusione.

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Fisica

Quando si porta una sottile barra d'argento (λ = 19 · 10^-6 °C^-1) dalla temperatura ambiente a una data temperatura superiore, la lunghezza della barra aumenta di 1,6 · 10^-3 cm. Un'altra barra identica per tutti gli aspetti geometrici, ma composta d'oro (λ = 14 · 10^-6 °C^-1) subisce lo stesso incremento di temperatura.
Qual è l'allungamento ΔL della barra d'oro?

ΔL = ________ · 10^-3 cm

Per i numeri decimali usa la virgola e non il punto (per es. 56,2 e non 56.2). Fai attenzione alle cifre significative!

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Fisica

Il disegno mostra due barre di rame (λ = 17 · 10^-6 C°^-1) di lunghezza diversa fissate da un lato su un muro immobile. Alla temperatura di 26 °C, la separazione tra le due estremità libere è quella mostrata nel disegno. Come varia questa separazione quando la temperatura è portata a 77 °C?

A: I dati non sono sufficienti a determinare la risposta.

B: Non cambia nulla. La separazione rimane uguale a 0,23 cm.

C: Cala di 1,4 · 10^-4 cm.

D: Aumenta di 2,0 · 10^-4 cm.

E: Aumenta di 3,0 · 10^-4 cm.

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Fisica

Una sfera solida e un cubo solido sono composti dello stesso materiale. Il diametro della sfera è uguale al lato del cubo. I due oggetti sono conservati nello stesso luogo e portati insieme dalla temperatura ambiente a una temperatura più alta. Quale dei due oggetti ha un maggiore incremento assoluto di volume?

A: I dati non sono sufficienti a determinare la risposta.

B: Il cubo.

C: I due oggetti hanno lo stesso incremento.

D: La sfera.

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All'interno di una sfera di rame (β = 51 · 10^-6 °C^-1) esiste una cavità il cui volume è 1,20 · 10^-3 m³. Attraverso un forellino sono stati inseriti nella cavità 1,10 · 10^-3 m³ di benzene liquido (β = 1240 · 10^-6 °C^-1]. I due materiali sono alla stessa temperatura.
Qual è la variazione di temperatura che la sfera e il benzene devono subire perché il liquido inizi a fuoruscire dalla cavità?

ΔT = ________ °C

Per i numeri decimali usa la virgola e non il punto (per es. 56,2 e non 56.2). Fai attenzione alle cifre significative!

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Quale dei seguenti compiti richiede la maggiore quantità di calore? Il materiale è lo stesso in tutti i casi.
A. Alzare di 7,0 °C la temperatura di 1,5 kg di materiale.
B. Alzare di 3,5 °C la temperatura di 3 kg di materiale
C. Alzare di 21 °C la temperatura di 0,50 kg di materiale.
D. Alzare di 14 °C la temperatura di 0,75 kg di materiale.

A: Il caso B.

B: La stessa quantità di calore per tutti i casi.

C: Il caso D.

D: Il caso C.

E: Il caso A.

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Un pezzo di piombo [c =128 J/(kg °C)] è scaldato da 18,0°C a 29,0°C. La stessa quantità di calore viene fornita a un pezzo di rame [c =387 J/(kg °C)]. La massa del rame e la sua temperatura iniziale sono identiche a quella del piombo. Determina la temperatura finale T_f del rame.

T_f = ________ °C

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Fisica

Quale o quali delle seguenti tecniche possono essere usate per congelare dell'acqua?
A. Raffreddare l'acqua al di sotto del suo normale punto di congelamento di 0°C alla normale pressione atmosferica di 1,01 x 10⁵ Pa.
B. Raffreddare l'acqua al di sotto del punto di congelamento di -1°C a una pressione atmosferica maggiore di 1,01 x 10⁵ Pa.
C. Aspirare rapidamente il vapore acqueo al di sopra del liquido in un contenitore isolato (l'isolamento impedisce al calore esterno di trasmettersi al liquido rimanente).

A: La tecnica B.

B: Tutte le tecniche proposte.

C: La tecnica A.

D: Le tecniche A e B.

E: Le tecniche A e C.

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Il calore latente di fusione dell'acqua è 33,5 x 10⁴ J/kg, mentre il calore latente di vaporizzazione è 22,6 x 10⁵ J/kg.
Che massa d'acqua m deve essere congelata perché rilasci la stessa quantità di calore che rilascia 1,00 kg di vapore quando condensa?

m = ________ kg

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Durante una corsa veloce, un uomo adulto genera calore a un tasso di circa 1340 W che elimina producendo ed espellendo vapore.
Quale massa d'acqua per unità di tempo m/t deve essere evaporata dal corpo per espellere tutto il calore? Il calore latente di vaporizzazione a 37,0°C (cioè alla temperatura corporea tipica) è 24,2 x 10⁵ J/kg.

m/t = ________ x 10^-4 kg/s

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La temperatura di 1,5 kg d'acqua è 34°C. Per raffreddare l'acqua, ci si aggiunge ghiaccio a 0°C. La temperatura che si desidera raggiungere è 11°C. Il calore latente di fusione dell'acqua è L = 33,5 x 10⁴ J/kg e il calore specifico è c = 4186 J/(kg °C). Trascurando il contenitore e ogni scambio di calore con l'ambiente esterno, determina la massa m del ghiaccio che deve essere aggiunto.

m = ________ kg

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Solo una delle seguenti tabelle può indicare la relazione tra il punto di rugiada e la pressione parziale del vapore acqueo nell'aria. Di quale si tratta?

A: P_parziale | 1280 Pa | 2410 Pa | 4200 Pa
T_rugiada | 30 °C | 20 °C | 10 °C

B: P_parziale | 1280 Pa | 2410 Pa | 4200 Pa
T_rugiada | 10 °C | 30 °C | 20 °C

C: P_parziale | 1280 Pa | 2410 Pa | 4200 Pa
T_rugiada | 20 °C | 10 °C | 30 °C

D: P_parziale | 1280 Pa | 2410 Pa | 4200 Pa
T_rugiada | 10 °C | 20 °C | 30 °C

E: P_parziale | 1280 Pa | 2410 Pa | 4200 Pa
T_rugiada | 30 °C | 10 °C | 20 °C

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Le ali di un'aquila in planata sono aperte al massimo, ma ferme. Mentre l'aquila scivola nell'aria, sta anche guadagnando quota. Quale dei seguenti tipi di trasferimento del calore è responsabile del sollevamento dell'aquila?

A: La convezione.

B: L'irraggiamento.

C: La conduzione.

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Fisica

Da quale delle seguenti grandezze fisiche dipende il calore condotto attraverso una barra?
A. Il coefficiente di dilatazione lineare.
B. La conducibilità termica.
C. Il calore specifico.
D. La lunghezza della barra.
E. L'area della sezione trasversale della barra.

A: A, C e D.

B: B, D ed E.

C: A, B e D.

D: B, C, D ed E.

E: C, D ed E.

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Due barre identiche conducono calore da una regione a temperatura più alta verso una regione a temperatura più bassa. Nella sistemazione A, la barra conduce 80 J di calore in un certo intervallo di tempo. Quanto calore viene condotto nella sistemazione B nello stesso tempo?

A: 10 J.

B: 40 J.

C: 160 J.

D: 80 J.

E: 320 J.

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Del calore si trasmette attraverso due piastre di materiali diversi, come illustrato dal disegno, dove sono indicate anche le temperature alle estremità delle piastre. Queste hanno lo stesso spessore e la stessa area trasversale.
Se la conducibilità termica del primo materiale è k₁ = 85 J/(s m °C), quanto vale la conducibilità termica k₂ della seconda piastra?

k₂ = ________ J/(s m °C)

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Tre cubi sono stati ricavati da un pezzo dello stesso materiale, ma, come mostra il disegno, hanno dimensioni e temperature differenti. Metti i cubi in ordine decrescente per energia irraggiata.

A: A, C, B.

B: B, C, A.

C: A, B, C.

D: B, A, C.

E: C, B, A.

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Un astronauta ha portato con sé sullo Space Shuttle due oggetti identici per tutto tranne che per la superficie, una delle quali è verniciata di nero, mentre l'altra è coperta di vernice metallica riflettente. Inizialmente i due oggetti si trovano alla stessa temperatura, poi l'astronauta li sposta all'esterno dello Shuttle, nello spazio vuoto. Quale dei due si raffredda più velocemente?

A: I due oggetti si raffreddano alla stessa velocità.

B: L'oggetto verniciato con la tinta nera.

C: I dati non sono sufficienti a determinare la risposta.

D: L'oggetto verniciato con la tinta riflettente.

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Gli oggetti A e B sono identici in tutto tranne che nell'emissività, che in A è 16 volte maggiore che in B. Se gli oggetti irraggiano la stessa identica potenza, quanto vale il rapporto T_B/T_A delle loro temperature Kelvin?

A: 2.

B: 4.

C: 1/16.

D: 1/4.

E: 1/2.

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Due cubi sono composti dello stesso materiale e, come mostra il disegno, differiscono per la lunghezza del lato e per la temperatura. La potenza irraggiata dal cubo più piccolo è 2,00 W.
Quanto vale la potenza irraggiata dal cubo più grande?

Potenza irraggiata = ________ W

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