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GRE科目考试:化学:热与温度

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例子问题

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例子问题10:热力学系统与量热学

根据需要对水使用以下值。

$\Delta H^o_{fus}=334\frac{J}{g}$

$\Delta H^o_{vap}=2260\frac{J}{g}$

$c=4.186\frac{J}{g^oC}$

$\rho = 1\frac{g}{mL}$

如果燃烧的木头释放 $\small 20kJ$ 每消耗一克木材的热能是指必须消耗多少质量的木材才能加热 $\small 1L$ 水的来源 $\small 20^oC$ 来 $\small 100^oC$ ，然后将其转化为水蒸气?

可能的答案:

17g

2595g

134g

335g

130g

正确答案:

130g

解释：

在这个问题中，有两个过程需要增加热量:

1.提高液态水的温度 $\small 20^oC$ 来 $\small 100^oC$ (使用 $\Delta Q = mc\Delta T$ ）

2.把水以恒定的温度烧开 $\small 100^oC$ (使用 $\Delta Q = m\Delta H^o_{vap}$ ）

要使用这两个方程中的任何一个，我们需要用质量，密度和体积之间的关系来求出水的质量。

$m = \rho*V= 1\frac{g}{mL}*1000mL=1000g$

用这个质量和给定的比热和温度求出过程第一部分的热量。

$\Delta Q = (1000g)(4.186\frac{J}{g^oC})(100^oC - 20^oC)=334,880J$

然后，用给定汽化热的质量求出将水转化为水蒸气所需的能量。

$\Delta Q =(1000g) (2260\frac{J}{g})= 2,260,000J$

将步骤1和步骤2的能量相加。

$334,880 J + 2,260,000 J = 2,594,880J\approx 2,595kJ$

这是燃烧木材所需的总能量。用化学计量法求出产生这些能量所需的木头的克数。

$2595kJ*(\frac{1 g}{20kJ})=129.7g\approx 130g$

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例子问题1:一般热力学

如果a，水的最终温度是多少 19 g 水样吸收 810.5 J 热量和热量 $25^{o}C$ ？(水的比热为 $4.18 \frac{J}{g^{o}C}$ ）

可能的答案:

$44^{o}C$

35^oC

$25^{o}C$

$18^{o}C$

正确答案:

35^oC

解释：

比热是使1克物质增加1克所需要的热量^oC.用于这类实验的量热计，因为它们被设计成绝缘良好，所以没有热量从周围环境中获得或流失。

$Specific\ heat(C)=\frac{amount\ of\ heat\ transferred(Q)}{(grams\ of\ substance,m)\times (temperature\ change\bigtriangleup, T)}$

$C=\frac{Q}{m\times \bigtriangleup T}$

$Q=mC\bigtriangleup T$

$Q=mC(T_{f}-T_{i})$

$810.5J=19g\times4.179\frac{J}{g^{o}C}\times(T_{f}-25^{o}C)$

$810.5J=79.40\frac{J}{^{o}C}\times(T_{f}-25^{o}C)$

$\frac{810.5J}{79.40\frac{J}{^{o}C}}=T_{f}-25^{o}C$

$10.21^{o}C=T_{f}-25^{o}C$

$T_{f}=35^{o}C$

报告错误

例子问题1:一般热力学

一个 81.9 g 金属 $54.2^{o}C$ 被放入 40.7g 的水 $25^{o}C$ ．水和金属的最终温度是 $29.3^{o}C$ ．假设热量没有散失到周围环境，求出金属的比热?水的比热是 $4.18\frac{J}{g^{o}C}$ ．

可能的答案:

$0.358\frac{J}{g^{o}C}$

$2.4\frac{J}{g^{o}C}$

$6.9\frac{J}{g^{o}C}$

$4.8\frac{J}{g^{o}C}$

正确答案:

$0.358\frac{J}{g^{o}C}$

解释：

比热是使1克物质增加1克所需要的热量^oC.用于这类实验的量热计，因为它们被设计成绝缘良好，所以没有热量从周围环境中获得或流失。

$Specific\ heat(C)=\frac{amount\ of\ heat\ transferred(Q)}{(grams\ of\ substance,m)\times (temperature\ change\bigtriangleup, T)}$

$C=\frac{Q}{m\times \bigtriangleup T}$

热从金属传递到水中。

$-Q_{metal}=Q_{water}$

$-(mC\bigtriangleup T)=mC\bigtriangleup T$

$-(mC(T_{f}-T_{i}))=-(mC(T_{f}-T_{i}))$

$-(81.9g\cdot C\cdot (29.3^{o}C-54.2^oC)=40.7g\cdot4.18\frac{J}{g^o}C(29.3^{o}C-25^{o}C)$

$-(-2039g^{o}C\cdot C)=731J$

$2039g^{o}C\cdot\ C=731J$

$C=\frac{731J}{2039g^{o}C}=0.358\frac{J}{g^{o}C}$

报告错误

问题361:Gre科目考试:化学

计算a时的最终温度 44.0g 金属样品(金属比热= $0.52 \frac{J}{g^{o}C}$ ) $45.0^{o}C$ 被放入 95.0g 的水 $23.0^{o}C$ ．(水的比热为 $4.18\frac{J}{g^{o}C}$ ）

可能的答案:

$76^{o}C$

$24^{o}C$

$132^{o}C$

$17^{o}C$

正确答案:

$24^{o}C$

解释：

比热是使1克物质增加1克所需要的热量^oC.用于这类实验的量热计，因为它们被设计成绝缘良好，所以没有热量从周围环境中获得或流失。

$Specific\ heat(C)=\frac{amount\ of\ heat\ transferred(Q)}{(grams\ of\ substance,m)\times (temperature\ change\bigtriangleup, T)}$

$C=\frac{Q}{m\times \bigtriangleup T}$

热从金属传递到水中。

$-Q_{metal}=Q_{water}$

$-(mC\bigtriangleup T)=mC\bigtriangleup T$

$-(mC(T_{f}-T_{i}))=-(mC(T_{f}-T_{i}))$

$-(44.0g\cdot 0.52\frac{J}{g^{o}C}\cdot (T_{f}-45.0^oC)=95.0g\cdot4.18\frac{J}{g^o}C(T_{f}-23^{o}C)$

$-(22.9\frac{J}{^{o}C}(T_{f}-45.0^{o}C))=397\frac{J}{^{o}C}(T_{f}-23^{o}C)$

$-(22.9\frac{J}{^{o}C}\cdot T_{f}-22.9\frac{J}{^{o}C}\cdot 45.0^{o}C)=397\frac{J}{^{o}C}\cdot T_{f}-397\frac{J}{^{o}C}\cdot 23.0^{o}C$

$-(22.9\frac{J}{^{o}C}\cdot T_{f}-1031J)=397\frac{J}{^{o}C}\cdot T_{f}-9131J$

$-22.9\frac{J}{^{o}C}\cdot \ T_{f}+1031J=397\frac{J}{^{o}C}\cdot T_{f}-9131J$

$-22.9\frac{J}{^{o}C}\cdot \ T_{f}-397\frac{J}{^{o}C}\cdot T_{f}=-1031J-9131J$

$-419\frac{J}{^{o}C}\cdot T_{f}=-10162J$

$T_{f}=\frac{-10162^{o}C}{-419.9}=24^{o}C$

报告错误

例子问题1:热量和温度

计算比热 19.3 g 用金属做的 353 J 来提高它的温度 $17.0^{o}C$ 来 $44.0^{o}C$ ？

可能的答案:

$0.98\frac{J}{g^{o}C}$

$0.677\frac{J}{g^{o}C}$

$0.581\frac{J}{g^{o}C}$

$17\frac{J}{g^{o}C}$

正确答案:

$0.677\frac{J}{g^{o}C}$

解释：

比热是使1克物质增加1克所需要的热量^oC.用于这类实验的量热计，因为它们被设计成绝缘良好，所以没有热量从周围环境中获得或流失。

$Specific\ heat(C)=\frac{amount\ of\ heat\ transferred(Q)}{(grams\ of\ substance,m)\times (temperature\ change\bigtriangleup, T)}$

$C=\frac{Q}{m\times \bigtriangleup T}$

$C=\frac{Q}{m\bigtriangleup T}=\frac{353J}{(19.3g\times (44.0^{o}C-17.0^{o}C))}=0.677\frac{J}{g^{o}C}$

报告错误

例子问题1:热量和温度

如果a，水的最终温度是多少 33.0 g 水样吸收 423 J 热量和热量 $23^{o}C$ ？(水的比热为 $4.18 \frac{J}{g^{o}C}$ ）

可能的答案:

$54^{o}C$

$117^{o}C$

$71^{o}C$

$28^{o}C$

正确答案:

$28^{o}C$

解释：

比热是使1克物质增加1克所需要的热量^oC.用于这类实验的量热计，因为它们被设计成绝缘良好，所以没有热量从周围环境中获得或流失。

$Specific\ heat(C)=\frac{amount\ of\ heat\ transferred(Q)}{(grams\ of\ substance,m)\times (temperature\ change\bigtriangleup, T)}$

$C=\frac{Q}{m\times \bigtriangleup T}$

重新排列,

$Q=mC\bigtriangleup T$

$Q=mC(T_{f}-T_{i})$

$423J=19g\times4.18\frac{J}{g^{o}C}\times(T_{f}-23^{o}C)$

$423J=79\frac{J}{^{o}C}\times(T_{f}-23^{o}C)$

$\frac{423J}{79\frac{J}{^{o}C}}=T_{f}-23^{o}C$

$5.35^{o}C=T_{f}-23^{o}C$

$T_{f}=28^{o}C$

报告错误

例子问题1:热量和温度

一个 20.5 g 金属 $37.1^{o}C$ 被安置在 23.3 g 的水 $24.2^{o}C$ ．水和金属的最终温度是 $26.0^{o}C$ ．假设热量没有散失到周围环境，求出金属的比热?水的比热是 $4.18\frac{J}{g^{o}C}$ ．

可能的答案:

$0.77\frac{J}{g^{o}C}$

$0.897\frac{J}{g^{o}C}$

$2.32\frac{J}{g^{o}C}$

$1.2\frac{J}{g^{o}C}$

正确答案:

$0.77\frac{J}{g^{o}C}$

解释：

比热是使1克物质增加1克所需要的热量^oC.用于这类实验的量热计，因为它们被设计成绝缘良好，所以没有热量从周围环境中获得或流失。

$Specific\ heat(C)=\frac{amount\ of\ heat\ transferred(Q)}{(grams\ of\ substance,m)\times (temperature\ change\bigtriangleup, T)}$

$C=\frac{Q}{m\times \bigtriangleup T}$

热从金属传递到水中。

$-Q_{metal}=Q_{water}$

$-(mC\bigtriangleup T)=mC\bigtriangleup T$

$-(mC(T_{f}-T_{i}))=-(mC(T_{f}-T_{i}))$

$-(20.5g\cdot C\cdot (26.0^{o}C-37.1^oC)=23.3g\cdot4.18\frac{J}{g^o}C(26.0^{o}C-24.2^{o}C)$

$-(-227.55g^{o}C\cdot C)=175.3092J$

$227.55g^{o}C\cdot\ C=175.3092J$

$C=\frac{175.3092J}{227.55g^{o}C}=0.77\frac{J}{g^{o}C}$

报告错误

问题41:物理化学

如果a，水的最终温度是多少 112 g 水样吸收 231 J 热量和热量 $25.0^{o}C$ ？(水的比热= $4.18\frac{J}{g^{o}C}$ ）

可能的答案:

$43.2^{o}C$

$75^{o}C$

$25.5^{o}C$

$134^{o}C$

正确答案:

$25.5^{o}C$

解释：

比热是使1克物质增加1克所需要的热量^oC.用于这类实验的量热计，因为它们被设计成绝缘良好，所以没有热量从周围环境中获得或流失。

$Specific\ heat(C)=\frac{amount\ of\ heat\ transferred(Q)}{(grams\ of\ substance,m)\times (temperature\ change\bigtriangleup, T)}$

$C=\frac{Q}{m\times \bigtriangleup T}$

重新排列,

$Q=mC\bigtriangleup T$

$Q=mC(T_{f}-T_{i})$

$231J=112g\times4.18\frac{J}{g^{o}C}\times(T_{f}-25.0^{o}C)$

$231J=468.16\frac{J}{^{o}C}\times(T_{f}-25.0^{o}C)$

$\frac{231J}{468.16\frac{J}{^{o}C}}=T_{f}-25.0^{o}C$

$0.493^{o}C=T_{f}-25.0^{o}C$

$T_{f}=25.5^{o}C$

报告错误

示例问题31:热力学和相位

一个 10.2 g 金属 $72.9^{o}C$ 被安置在 21.2 g 的水 $25.0^{o}C$ ．水和金属的最终温度是 $53.3^{o}C$ ．假设热量没有散失到周围环境，求出金属的比热?水的比热是 $4.18\frac{J}{g^{o}C}$ ．

可能的答案:

$2.6\frac{J}{g^{o}C}$

$465\frac{J}{g^{o}C}$

$173\frac{J}{g^{o}C}$

$12.5\frac{J}{g^{o}C}$

正确答案:

$12.5\frac{J}{g^{o}C}$

解释：

比热是使1克物质增加1克所需要的热量^oC.用于这类实验的量热计，因为它们被设计成绝缘良好，所以没有热量从周围环境中获得或流失。

$Specific\ heat(C)=\frac{amount\ of\ heat\ transferred(Q)}{(grams\ of\ substance,m)\times (temperature\ change\bigtriangleup, T)}$

$C=\frac{Q}{m\times \bigtriangleup T}$

热从金属传递到水中。

$-Q_{metal}=Q_{water}$

$-(mC\bigtriangleup T)=mC\bigtriangleup T$

$-(mC(T_{f}-T_{i}))=-(mC(T_{f}-T_{i}))$

$-(10.2g\cdot C\cdot (53.3^{o}C-72.9^oC)=21.2g\cdot4.18\frac{J}{g^o}C(53.3^{o}C-25.0^{o}C)$

$-(-199.92g^{o}C\cdot C)=2507.83J$

$199.92g^{o}C\cdot C=2507.83J$

$C=\frac{2507.83J}{199.92g^{o}C}=12.5\frac{J}{g^{o}C}$

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例子问题1:热量和温度

有多少热被吸收时 150 g 水从 $25.0^{o}C$ 来 $35.0^{o}C$ ？(水的比热= $4.18 \frac{J}{g^{o}C}$ ）

可能的答案:

$2270\ J$

$12\ J$

$70\ J$

$6270\ J$

正确答案:

$6270\ J$

解释：

比热是使1克物质升高1摄氏度所需要的热量。用于这些类型的实验的量热计，因为它们被设计成良好的绝缘，所以没有热量从周围获得或损失。

$Specific\ heat(C)=\frac{amount\ of\ heat\ transferred(Q)}{(grams\ of\ substance,m)\times (temperature\ change\bigtriangleup, T)}$

$C=\frac{Q}{m\times \bigtriangleup T}$

$Q=mC\bigtriangleup T$

$Q=mC(T_{f}-T_{i})$

$Q=150g\cdot\ 4.18\frac{J}{g^{o}C}\cdot (35^{o}C-25^{o}C)$

$Q=6270\ J$

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佐治亚南方大学，生物化学学士。佐治亚大学，在读研究生，药剂学专业。

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