دانشجو؟ ۵۰۰ هزار تومان هدیه همین حالادانشجو؟ با کارت دانشجویی یا ایمیل دانشگاهی ۵۰۰٬۰۰۰ تومان هدیه بگیر، و اگر دانشگاهت تا ۱۶ آذر به ۵۰ دانشجوی فعال برسد ۲ میلیون تومان دیگرجدول دانشگاه‌هادانشجو؟ ۵۰۰ هزار تومان هدیه همین حالادانشجو؟ با کارت دانشجویی یا ایمیل دانشگاهی ۵۰۰٬۰۰۰ تومان هدیه همین حالا، و ۲ میلیون تومان دیگر اگر دانشگاهت تا ۱۶ آذر به ۵۰ دانشجوی فعال برسدجدول دانشگاه‌ها
1xAi
کنکور تجربی ۱۴۰۴ نوبت دوم · فیزیک

سوال ۷۵ فیزیک کنکور تجربی ۱۴۰۴ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

سوال ۷۵ دفترچهٔ اختصاصی کنکور تجربی ۱۴۰۴ نوبت دوم، با کلید رسمی سازمان سنجش. پاسخ تشریحی، دلیل نادرستی گزینه‌های دیگر و راهنمایی‌ها را هوش مصنوعی 1xAi بر پایهٔ همین کلید و متن کتاب درسی نوشته است.

سوال ۷۵ · فیزیک

کنکور تجربی ۱۴۰۴ نوبت دوم · سوال ۷۵ · کلید رسمی سازمان سنجش

فیزیک · فیزیک ۱ · فصل ۴: دما و گرما

4 kg4\,\mathrm{kg} آب را درون یک کتری برقی با توان الکتریکی 2 kW2\,\mathrm{kW} می‌ریزیم و آن را روشن می‌کنیم. از شروع جوشیدن تا تبخیر همهٔ آب درون کتری، این فرایند چند دقیقه طول می‌کشد؟ (فرض کنید تمام انرژی الکتریکی تبدیل‌شده به انرژی گرمایی، به آب می‌رسد. LV=2256 kJkgL_V=2256\,\frac{\mathrm{kJ}}{\mathrm{kg}})

  1. گزینهٔ ۱: 75/275/2
  2. گزینهٔ ۲: 37/637/6
  3. گزینهٔ ۳: 7/527/52
  4. گزینهٔ ۴: 3/763/76
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی

پاسخ درست: گزینهٔ ۱ (کلید رسمی سازمان سنجش)

پاسخ تشریحی

۱. تعیین گرمای مورد نیاز

بازهٔ زمانی سؤال از شروع جوشیدن تا تبخیر کامل آب است؛ بنابراین نیازی به محاسبهٔ گرمای گرم‌شدن آب تا نقطهٔ جوش نداریم. در این مرحله، انرژی دریافتی صرف تغییر حالت می‌شود و رابطهٔ گرمای نهان تبخیر را به کار می‌بریم (فیزیک ۱، صفحهٔ ۱۰۹–۱۱۰):

Q=mLVQ=mL_V

با جای‌گذاری داده‌ها:

Q=(4 kg)(2256 kJkg)=9024 kJQ=(4\,\mathrm{kg})\left(2256\,\frac{\mathrm{kJ}}{\mathrm{kg}}\right)=9024\,\mathrm{kJ}

۲. محاسبهٔ زمان با استفاده از توان

طبق فرض سؤال، تمام انرژی مصرفی کتری به آب می‌رسد؛ پس مانند مثال کتری برقی کتاب، داریم (فیزیک ۱، صفحهٔ ۱۰۹–۱۱۰):

Q=PΔt⇒Δt=QPQ=P\Delta t\quad\Rightarrow\quad\Delta t=\frac{Q}{P}

از آنجا که 2 kW=2 kJ/s2\,\mathrm{kW}=2\,\mathrm{kJ/s}، زمان برابر است با:

Δt=9024 kJ2 kJ/s=4512 s\Delta t=\frac{9024\,\mathrm{kJ}}{2\,\mathrm{kJ/s}}=4512\,\mathrm{s}

۳. تبدیل ثانیه به دقیقه

Δt=451260 min=75.2 min\Delta t=\frac{4512}{60}\,\mathrm{min}=75.2\,\mathrm{min}

در نگارش گزینه‌ها، ممیز با علامت «/» آمده است؛ بنابراین این مقدار با گزینهٔ اول تطابق دارد.

پاسخ: گزینهٔ ۱

چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند

  • گزینهٔ ۲: اگر جرم آب را نصف مقدار داده‌شده بگیرید یا توان کتری را دو برابر کنید، زمان 37.6 min37.6\,\mathrm{min} به دست می‌آید. اما باید جرم 4 kg4\,\mathrm{kg} و توان 2 kW2\,\mathrm{kW} را در رابطهٔ زمان قرار دهید.
  • گزینهٔ ۳: این گزینه می‌تواند از تقسیم زمان بر 600600 به‌جای 6060 هنگام تبدیل ثانیه به دقیقه به دست آید. هر دقیقه برابر 60 s60\,\mathrm{s} است؛ بنابراین این تبدیل، زمان را به‌اشتباه یک‌دهم می‌کند.
  • گزینهٔ ۴: این گزینه می‌تواند حاصل خطای محاسباتی یا تبدیل واحد باشد. در مدت 3.76 min3.76\,\mathrm{min}، کتری فقط 451.2 kJ451.2\,\mathrm{kJ} انرژی می‌دهد که برای تبخیر 0.2 kg0.2\,\mathrm{kg} آب کافی است، نه تمام آب مسئله.

راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)

  1. به بخش تغییر حالت‌های ماده رجوع کنید: گرمای لازم برای تبخیر آب در نقطهٔ جوش با گرمای لازم برای رساندن آن به نقطهٔ جوش تفاوت دارد.
  2. زمان مورد سؤال از شروع جوشیدن است؛ پس فقط گرمای نهان تبخیر را با رابطهٔ Q=mLVQ=mL_V حساب کنید و سپس از Q=PΔtQ=P\Delta t کمک بگیرید.
  3. گرمای لازم برابر 9024 kJ9024\,\mathrm{kJ} است. توان کتری را برحسب کیلوژول بر ثانیه بنویسید، گرما را بر توان تقسیم کنید و زمان حاصل را به دقیقه تبدیل کنید.

فیزیک ۱ · فصل ۴: دما و گرما

نمونه سوال این فصل

سوال‌های رسمی دیگر کنکور تجربی از همین فصل:

فصل «دما و گرما» را در پنل یادگیری تمرین کن

در پنل یادگیری 1xAi سوال‌هایی مثل همین را جواب می‌دهی و جوابت ثبت می‌شود؛ پیش از دیدن پاسخ، سه راهنمایی پله‌پله داری و معلم هوشمند بی‌آن‌که جواب را لو بدهد کمکت می‌کند. تمرین و آزمون رایگان است؛ معلم هوشمند هم سهمیهٔ روزانهٔ رایگان دارد.

تمرین رایگانتمرین در پنل یادگیری

ساختن حساب رایگان است و بعد از ثبت‌نام مستقیم به همین بخش از پنل برمی‌گردی.

فیزیک · تجربی ۱۴۰۴ نوبت دوم

تمرین رایگان
تمرین در پنل یادگیری