Il calore e le trasformazioni termodinamiche, domande di fisica con risposte ragionate - Es 1

“Il Calore” Es 1

Quesiti a risposta multipla con analisi delle risposte

Quesiti a risposta multipla

1) Abbiamo una massa di ferro di 3 kg e una di alluminio di 2 kg. In merito alla loro capacità termica si può affermare che:

• A - Siccome la capacità termica è proporzionale alla massa, la capacità termica del corpo di ferro è maggiore di quella del corpo di alluminio.
• B - Siccome il calore specifico dell'alluminio è quasi il doppio di quello del ferro, la capacità termica della massa di alluminio è maggiore di quella della massa di ferro.
• C - Con i dati disponibili non si può rispondere. Bisognerebbe fornire ad entrambi la stessa quantità di calore e vedere quale dei due ha subito un maggiore incremento di temperatura.

2) Se a un kg di acqua e a un kg di rame viene fornita la stessa quantità di calore succede che:

• A - L'acqua si riscalda più del rame.
• B - Il rame e l'acqua subiscono lo stesso incremento di temperatura perché hanno uguale massa.
• C - Il rame e l'acqua subiscono lo stesso incremento di temperatura se oltre alla massa hanno anche la stessa temperatura di partenza.
• D - Il rame si riscalda più dell'acqua.

3) Due corpi posti a contatto non scambiano calore quando:

• A - Hanno la stessa temperatura.
• B - Hanno lo stesso calore specifico.
• C - Hanno la stessa capacità termica.
• D - Hanno lo stesso calore specifico e la stessa capacità termica.

4) Quale dei seguenti grafici rappresenta la relazione che c'è tra la quantità di calore fornita a un corpo e la sua variazione di temperatura.

5) In riferimento alla capacità termica e al calore specifico di una sostanza, quale delle seguenti affermazioni è quella giusta?

• A - Il calore specifico e la capacità termica sono caratteristiche della sostanza nel senso che sono indipendenti dalla massa di quest'ultima.
• B - Il calore specifico è riferito alla massa unitaria della sostanza. La capacità termica, invece, riguarda l'intera massa.
• C - La capacità termica di una sostanza dipende dalla sua temperatura.
• D - Il calore specifico di una sostanza dipende dalla sua temperatura.

6) Abbiamo dell'acqua, dell'alcool e del benzolo. Si vuole sapere, nel caso che abbiano la stessa massa e la stessa temperatura, quale delle tre sostanze richiede più calore per incrementare la propria temperatura di un'uguale quantità.

• A - L'alcool.
• B - L'acqua.
• C - Il benzolo.

7) Il recipiente in figura è riscaldato con una fiamma. Se nel bicchiere versiamo delle goccioline colorate, quale delle tre raffigurazioni rappresentanti il moto delle goccioline è più aderente alla realtà?

• A - Fig. 1.
• B - Fig. 2.
• C - Fig. 3.

Analisi delle risposte

1) A - La capacità termica è proporzionale alla massa ma il suo valore dipende anche dal calore specifico della sostanza. Se si effettuano i calcoli con i dati forniti si può vedere che la capacità termica della massa di alluminio considerata è maggiore di quella della massa di ferro. Risposta errata.

1) B - Risposta giusta.

1) C - Con i dati forniti si può rispondere. Basta moltiplicare i calori specifici delle singole sostanze per le loro masse. Risposta errata.

2) A - L'acqua ha un calore specifico maggiore del rame. Ciò significa che essa richiede una maggiore quantità di calore per incrementare la propria temperatura della stessa quantità del rame. Risposta errata.

2) B - La relazione che lega la quantità di calore fornita a un corpo e la sua variazione di temperatura è: Q = m · c · Δt tale quantità di calore dipende, come si vede, anche dal calore specifico del corpo. Avendo l’acqua e il rame calori specifici diversi, sarà diversa anche Q. Risposta errata.

2) C - Quello che conta nel fenomeno è la variazione di temperatura e non la temperatura di partenza. Risposta errata.

2) D - Risposta giusta.

3) A - Risposta giusta.

3) B - Se mescoliamo dell’acqua fredda con dell’acqua calda, si ha uno scambio di calore tra le due masse d’acqua finché esse non raggiungono la stessa temperatura (temperatura di equilibrio). E ciò avviene anche se le due masse hanno lo stesso calore specifico. Risposta errata.

3) C - Risposta errata. Ciò che determina lo scambio di calore è la differenza di temperatura tra i due corpi.

3) D - Risposta errata. Vedi punto C.

4) A - Risposta errata. Il grafico mostra che il calore è direttamente proporzionale al quadrato di Δt. La formula è invece: Q = c · m · Δt per cui Q è direttamente proporzionale a Δt e non a Δt².

4) B - Risposta errata. Il grafico mostra una proporzionalità inversa tra Q e Δt e non una proporzionalità diretta.

4) C - Risposta giusta.

4) D - Risposta errata. Il grafico mostra che a partire da un certo valore Q₀, la temperatura non crescerà più. La costanza della temperatura al crescere della temperatura si ha solo nella fase del passaggio di stato.

5) A - Tale affermazione è valida per il calore specifico, ma non lo è per la capacità termica in quanto quest'ultima dipende anche dalla massa.

5) B - Risposta giusta.

5) C - La capacità termica è indipendente dalla temperatura. Risposta errata.

5) D - Risposta errata.

6) A - La quantità di calore necessaria per incrementare di Δt la temperatura di un corpo è espressa dall'equazione Q = m · c · Δt dove c è il calore specifico del corpo. A parità di massa e di Δt, Q sarà tanto maggiore quanto più alto è il calore specifico della sostanza considerata. Tra i tre liquidi indicati nel test, l'acqua ha il calore specifico più elevato e, pertanto, essa richiede maggiore calore. La risposta è errata.

6) B - La risposta è giusta.

6) C - La risposta è errata per le stesse motivazioni esposte in A.