Zadania z rozwiązaniami

Zadania z termodynamiki — rozwiązania krok po kroku

Termodynamika opisuje energię cieplną, temperaturę i przemiany energii. Poznasz tu ciepło właściwe, bilans cieplny, przemiany fazowe oraz zasady termodynamiki. To kluczowy dział na maturze z fizyki na poziomie podstawowym i rozszerzonym.

📖 Powtórz teorię

Kategorie zadań

Zestaw zadań Ciepło właściwe Obliczanie ilości ciepła potrzebnej do zmiany temperatury substancji za pomocą wzoru Q = m c dT. Zestaw zadań Bilans cieplny Wyznaczanie temperatury końcowej mieszanin i nieznanych wielkości z zasady zachowania energii cieplnej. Zestaw zadań Przemiany fazowe Obliczanie ciepła związanego z topnieniem, krzepnięciem i parowaniem podczas zmian stanu skupienia. Zestaw zadań Zasady termodynamiki Zastosowanie I i II zasady termodynamiki oraz obliczanie sprawności silników cieplnych.

Przykładowe zadania z rozwiązaniami

Ciepło właściwe

Ogrzewanie wody

Ile ciepła potrzeba, aby ogrzać 2 kg wody od 20 stopni C do 80 stopni C? Ciepło właściwe wody 4200 J/(kg K).
  1. Dane: \( m=2\,\text{kg} \), \( \Delta T=80-20=60\,\text{K} \), \( c=4200\,\frac{\text{J}}{\text{kg K}} \).
  2. Stosujemy wzór: \( Q=mc\Delta T \).
  3. Podstawiamy: \( Q=2\cdot 4200\cdot 60 \).
  4. Obliczamy: \( Q=504000\,\text{J}=504\,\text{kJ} \).
Q = 504 000 J = 504 kJ

Bilans cieplny

Mieszanie wody

Zmieszano 1 kg wody o temperaturze 80 stopni C z 3 kg wody o temperaturze 20 stopni C. Oblicz temperaturę końcową mieszaniny.
  1. Bilans cieplny: \( m_1 c (T_1-T)=m_2 c (T-T_2) \), ciepło właściwe się skraca.
  2. Podstawiamy: \( 1\cdot(80-T)=3\cdot(T-20) \).
  3. Rozwiązujemy: \( 80-T=3T-60 \), stąd \( 140=4T \).
  4. Obliczamy: \( T=35\,\text{stopni C} \).
T = 35 stopni C

Przemiany fazowe

Topnienie lodu

Ile ciepła potrzeba, aby stopić 0,5 kg lodu o temperaturze 0 stopni C? Ciepło topnienia lodu 334 000 J/kg.
  1. Dane: \( m=0{,}5\,\text{kg} \), \( L_t=334000\,\frac{\text{J}}{\text{kg}} \).
  2. Stosujemy wzór: \( Q=mL_t \).
  3. Podstawiamy: \( Q=0{,}5\cdot 334000 \).
  4. Obliczamy: \( Q=167000\,\text{J}=167\,\text{kJ} \).
Q = 167 000 J = 167 kJ

Zasady termodynamiki

Zmiana energii wewnętrznej

Gazowi dostarczono 500 J ciepła, a gaz wykonał pracę 200 J. Oblicz zmianę energii wewnętrznej gazu.
  1. I zasada termodynamiki: \( \Delta U=Q+W \), gdzie praca wykonana PRZEZ gaz jest ujemna dla układu.
  2. Gaz pobiera ciepło: \( Q=+500\,\text{J} \), wykonuje pracę: \( W=-200\,\text{J} \).
  3. Podstawiamy: \( \Delta U=500+(-200) \).
  4. Obliczamy: \( \Delta U=300\,\text{J} \).
dU = 300 J

Najczęściej zadawane pytania

Czym różni się ciepło od temperatury?

Temperatura to miara średniej energii cząsteczek, a ciepło to energia przekazywana między ciałami o różnych temperaturach. Ciepło jest formą przekazu energii, a nie stanem ciała.

Dlaczego podczas topnienia temperatura się nie zmienia?

Bo dostarczane ciepło jest zużywane na zerwanie wiązań między cząsteczkami (zmianę stanu skupienia), a nie na zwiększenie ich energii kinetycznej.

Co mówi pierwsza zasada termodynamiki?

Zmiana energii wewnętrznej układu równa się sumie dostarczonego ciepła i pracy wykonanej nad układem. To zasada zachowania energii dla zjawisk cieplnych.

Dlaczego woda tak długo się nagrzewa?

Bo ma bardzo wysokie ciepło właściwe (około 4200 J/(kg K)). Do ogrzania wody trzeba dostarczyć dużo energii w porównaniu z innymi substancjami.

Potrzebujesz pomocy z fizyką?

Dołącz do kursu online albo umów indywidualne korepetycje. Tłumaczymy fizykę prosto — krok po kroku, aż zrozumiesz.

👨‍🏫 Zobacz korepetycje 📚 Przejdź do kursu

Zobacz również

Teoria i wzory Termodynamika i ciepło — teoria Definicje, prawa i wzory z termodynamiki. Matura Termodynamika i ciepło na maturze Wymagania CKE i typowe zadania. Powiązany dział Gazy doskonałe i przemiany gazowe Przejdź do teorii gazów i przemian gazowych. Powiązany dział Praca, moc, energia Przejdź do teorii pracy, mocy i energii. Powiązany dział Hydrostatyka i aerostatyka Przejdź do teorii hydrostatyki.