HEAT CAPACITY AND SPECIFIC HEAT CAPACITY, c Heat Capacity / Muatan haba,C
- Heat capacity, C of an object is the quantity of heat needed to raise the temperature of the object by 1°C.
Muatan haba, C ialah kuantiti haba yabg diperlukan untuk menaikkan suhu objek sebanyak 1°C.
C = Q
Δθ , that is Q = quantity of heat supplied / kuantiti haba yang dibekalkan
Δθ= change in temperature / perubahan suhu
- Unit for C = J °C–1
- Heat capacity of an object increases when the mass of the object increases.
Muatan haba meningkat bila jisim objek meningkat
- For example, the water in a full kettle takes a longer time to boil compared to the water in a half-filled kettle. This shows that water of bigger mass has a higher heat capacity compared to water of smaller mass. After being left to cool for some time, the soup in a large bowl is hotter compared to the same soup in a small bowl.
Contoh, air didalam cerek yang diisi penuh mengambil masa yang lama berbanding air didalam cerek yang diisi separuh.
Ini menunjukkan air dengan jisim yang besar mempunyai muatan haba yang lebih besar dari air dengan jisim kecil.
Selepas dibiarkan menyejuk untuk suatu tempoh sup di dalam mangkuk yang besar lebih panas berbanding sup di dalam mangkuk yang kecil
Specific Heat Capacity / Muatan haba tentu,c
• heat required to change the temperature of 1 kg of substance by 1°C.
• haba yang diperlukan untuk menukar suhu 1 kg bahan sebanyak 1°C.
• S.I. unit is / unit S.I adalah J kg-1 oC-1
• High specific heat capacity meaning object difficult to become hot/cold
• Muatan haba tentu yang tinggi bermakna susah untuk objek menjadi panas atau sejuk.
• Low specific heat capacity meaning object easy to become hot/cold.
• Muatan haba tentu yang rendah bermakna senang untuk objek menjadi panas atau sejuk.
The relationship between m,c, θ and Q Hubungan antara m,c, θ and Q
Where / dimana,
Q = heat to change temperature of substance haba untuk menukar suhu bahan m = mass of the substance / jisim bahan c = specific heat capacity of the substance muatan haba tentu bahan
θ = the temperature change / perubahan suhu
Example 1
Calculate the amount of heat that must be transferred to a 2kg metal to raise the temperature from 30oC to 70oC . (specific capacity of the metal = 500 J kg -1o C-1 ).
Hitung jumlah haba yang perlu dipindahkan pada bungkah logam berjisim 2kg untuk meningkatkan suhunya dari 30°C ke 70°C.
Example 2
8.4 x 10 5 J of heat energy raises the temperature of 4 kg of water from 40°C to 90°C. What is the specific heat capacity of the water?
8.4 x 10 5 J tenaga haba meningkatkan suhu 4kg air dari 40°C ke 90°C. Berapakah muatan haba tentu air?
Example 3
0.2 kg of water at 100°C is mixed 0.25 kg of water at 10°C.
What is the final temperature reached by the mixture?
0.2 kg air pada suhu 100°C dicampur dengan 0.25 kg air pada suhu 10°C. Berapakah suhu akhir yang dicapai oleh campuran tersebut?
To determine the specific heat capacity of aluminium Menentukan muatan haba tentu aluminium
Power of the heater / Kuasa pemanas rendam = P
Mass of the aluminium cylinder / jisim silinder aluminium = m The initial temperature of the aluminium = θ1
Suhu awal aluminum =θ1
The electric heater is switched on and the stopwatch is started simultaneously. After heating for a time, t, the heater is switched off. The maximum reading on the thermometer is recorded = θ2
Pemanas rendam dan jam randik dihidupkan serentak.
Selepas dihidupkan untuk masa t, pemanas rendam dimatikan.Suhu akhir maksimum, θ2 dicatatkan.
Heat supplied by the heater = Pt Haba dibekalkan oleh pemanas = Pt Q = m c θ
From / dari, Q = m c θ Pt = mc (θ2-θ1) c = Pt . m (θ2-θ1)
*Assumption made that there is no heat loss to surroundings
*Andaian yang dibuat adalah tiada haba hilang ke persekitaran Precautions / Langkah Berjaga-jaga
(1) Insulates the aluminium cylinder with felt cloth or wool to decrease the loss of heat to the surroundings.
Tebatkan silinder Aluminum dengan kain felt atau kain bulu untuk mengurangkan kehilangan haba ke persekitaran.
(2) Some oil is poured into the hole before the thermometer is inserted for better heat conduction.
Sedikit minyak di tuang kedalam lubang sebelum
thermometer di masukan supaya kekondukisan terma lebih baik
Discussions / Perbincangan
The value of the specific heat capacity of aluminium ,c determined in the experiment is larger than the actual value.
This is because the experimental value of the temperature rise ,θ less than the expected temperature rise due to some heat loss to the surroundings.The smaller the temperature θ, the greater the specific heat capacity because c↑ = Pt
mθ↓
Nilai muatan haba tentu dari eksperimen adalah lebih besar dari nilai sebenar. Ini adalah kerana kenaikan suhu yang dikira dalam eksprimen adalah lebih kecil dari nilai yang sepatutnya kerana terdapatnya kehilangan haba ke persekitaran. Lebih kecil kenaikan suhu lebih besar nilai muatan haba tentu.
Example 4
A 2 kW, 240 V electric heater is used to raise the temperature of 3 kg of water. If power is supplied for 8 minutes, what is the increase in temperature of the water? (The specific heat capacity of water is 4200 J kg -1°C-1)
Sebuah pemanas rendam 2 kW, 240 V digunakan untuk meningkatkan suhu 3kg air. Jika haba dibekalkan selama 8 minit, berapakah kenaikan suhu air tersebut?(Muatan haba tentu air ialah 4200 J kg -1 °C-1)
Example 5
A 1.2 kW immersion heater is used to raise temperature of 0.2 kg water in a copper container of mass 0.05 kg by 20°C.
Calculate the time taken to increase the temperature of water.
(The specific capacity of water = 4200Jkg-1 ° C-1, the specific of cooper = 400 J kg -1 o C-1)
Sebuah pemanas rendam 1.2kW digunakan untuk
meningkatkan suhu 0.2 kg air didalam sebuah bekas kuprum berjisim 0.05 kg sebanyak 20°C. Hitung masa yang diambil
untuk meningkatkan suhu air tersebut?(Muatan haba tentu air=
4200Jkg-1 °C-1, muatan haba tentu kuprum = 400 J kg-1oC-1)
Applications of specific heat capacity.
Aplikasi muatan haba tentu
1) Cooking instruments / Alat memasak
Cooking instruments are made from substances with low specific heat capacities so that it get heated up quickly when there is only small heat absorption. The handle of the cooking instruments are made by the substances with high specific heat capacities so that it does not become hot easily.
Alat memasak dibuat dari bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang rendah supaya ia cepat menjadi panas walau pun menyerap haba yang sedikit. Pemegang alat memasak dibuat dari bahan yang mempunyai muatan haba tentu yang tinggi supaya ia tidak mudah menjadi panas.
2) Radiator
In a car engine cooling system, water is circulated through pipes around the engine block to absorb energy from the hot engine and so to keep it cool. From the cylinder block, the water passes into radiator where it is cooled by air drawn in by radiator fan. The cool water is re-circulated through the engine to absorb the heat and this cycle is repeated continuously while the engine is running.
Dalam sistem penyejuk enjin kenderaan, air dipamkan dari tangki radiator melalui paip berdekatan dengan blok enjin untuk menyerap haba dari enjin dan menyejukan enjin. Dari blok enjin air dipamkan balik ke dalam tangki radiator dimana ia akan disejukkan oleh udara yang disedut oleh kipas radiator. Air yang sejuk kemudian di pamkan balik melalui enjin untuk menyerap haba dan kitaran ini diulang berulang kali bila enjin kenderaan dihidupkan.
3) Sea breeze and Land breeze / Bayu laut dan bayu darat
In daytime the sun warms the land to higher temperature than the sea. It is because land has a lower specific heat capacity than sea-water. The air above the land is hotter and has low density. The air above the land rises up, creating area of low pressure. This causes wind to blow from sea to land, hence a sea-breeze is obtained.
Pada waktu siang, matahari memanaskan darat ke suhu yang lebih tinggi berbanding laut. Ini adalah kerana darat
mempunyai muatan haba tentu yang lebih kecil berbanding air laut. Udara di atas darat lebih panas dan berketumpatan rendah. Udara diatas darat akan naik ke atas dan
menghasilkan kawasan tekanan rendah. Ini menyebabkan angin akan bertiup dari laut ke darat.
At night the land cool down faster than sea. The air above the sea is hotter and has low density. The air above the sea rises up creating area of low pressure. This causes wind to blow from land to sea, hence a land-breeze is produce.
Pada waktu malam, darat menyejuk lebih cepat berbanding laut. Udara di atas laut lebih panas dan berketumpatan rendah. Udara diatas laut akan naik ke atas dan menghasilkan kawasan tekanan rendah. Ini menyebabkan angin akan bertiup dari darat ke laut.
1 The blocks P and Q in Figure 1 have the same mass.
They are immersed in boiling water for a long time. P and Q are then transferred into beakers X and Y respectively as shown in Figure 2.
Bungkah P dan Q pada Rajah 1 mempunyai jisim yang sama. Kedua-duanya ditenggalamkan dalam air
mendidih untuk masa yang lama. P dan Q dipindakan ke bikar X dan Y masing-masing seperti yang ditunjukkan pada Rajah 2.
Figure 1 Figure 2
The mass of water in both beakers X and Y is 0.25 kg and the initial temperature of the water in each beaker is the same.
Jisim air dalam kedua-dua bikar X dan Y ialah 0.25kg dan suhu awal air dalam setiap bikar adalah sama.
Specific heat capacity of P is 900 J kg-1o C-1 Muatan haba tentu P ialah 900 J kg-1o C-1
Specific heat capacity of Q is 390 J kg-1o C-1 Muatan haba tentu Q ialah 390 J kg-1o C-1 Specific heat capacity of water is 4 200 J kg-1o C-1 Muatan haba tentu air ialah 4200 J kg-1o C-1 (a)(i) State the initial temperature of the blocks.
Nyatakan suhu awal kedua-dua bungkah.
…………..………..
(ii) Why is the final temperature of the water in beaker X higher than that in beaker Y?
Kenapa suhu akhir air di bikar X lebih tinggi dari suhu akhir air dalam bikar Y?
…………...………..
(b) (i)Calculate the rise in temperature of water in beaker Y if block Q release 8 400 J of heat energy.
Hitung kenaikan suhu air dalam bikar Y jika bungkah Q membebaskan 8400J tenaga haba.
(ii)State one assumption which you have made in b(i).
Nyatakan satu andaian yang telah anda dibuat dalam b(i).
…………...………..
2. Diagram 4 shows a baby bottle that is filled with 0.05 kg of hot water. The hot water in the bottle is then mixed with 0.3 kg of cold water to prepare milk for the baby. The
temperatures of hot water and cold water are shown at the water dispenser.
The specific heat capacity, c of water is 4200Jkg-1°C-1. Rajah 4 menunjukkan botol susu bayi diisi dengan 0.05kg air panas. Air panas dalam botol itu kemudiannya dicampur dengan 0.3 kg air sejuk bagi membancuh susu untuk bayi.
Suhu air panas dan air sejuk dipaparkan ada dispenser air itu. Muatan haba tentu, c air adalah 4200Jkg-1°C-1.
Diagram 4 / Rajah 4 (a)What is the meaning of specific heat capacity?
Apakah yang dimaksudkan dengan muatan haba tentu?
………...[1 mark]
TUTORIAL 2
(b)Calculate the final temperature of the mixed water Hitung suhu akhir campuran air itu
[2 marks]
(c)(i)The milk is given to a baby who drinks only, half of it.
What will happen to the temperature of the leftover milk in the bottle after a few hours? Give one reason for your answer.
Susu itu diberikan kepada seorang bayi yang meminum separuh daripadanya. Apakah yang akan berlaku kepada suhu baki susu dalam botol, selepas beberapa jam?
Berikan satu sebab bagi jawapan anda.
……….
...………...[2 marks]
(ii)Suggest one way to keep the milk warm for a long time.
Give one reason for your answer.
Cadangkan satu cara bagi membolehkan susu kekal panas dalam tempoh yang lebih lama. Berikan satu sebab bagi jawapan anda.
……….
...………...[2 marks]
3. Diagram 7.1 shows a cooling pad used to lower the temperature of a person having fever. The pad consists of a gel and is cooled in a refrigerator before it is placed on the forehead of the person to remove the heat.
Rajah 7.1 menunjukkan pelapik penyejuk digunakan untuk menurunkan suhu badan seseorang yang mengalami demam. Pelapik tersebut mengandungi gel yang
disejukkan dalam peti sejuk sebelum diletakkan pada dahi untuk menyingkirkan haba.
(a) (i) What is meant by heat?
Apa yang dimaksudkan dengan haba?
...[1 mark]
(ii) Explain how the heat is removed from the forehead of the person.
Terangkan bagaimana haba disingkirkan dari dahi orang tersebut?
...
...[2 marks]
(b) The mass of the gel in the pad is 0.03 kg and its’ specific heat capacity is 4300 J kg-1 ˚C-1. The initial temperature of
the pad is 15 ˚C and the final temperature is 36 ˚C.
Calculate the amount of heat removed by the pad.
Jisim gel dalam pelapik ialah 0.03 kg dan mutan haba tentu ialah 4300 J kg-1 ˚C-1. Suhu awal pelapik ialah 15 ˚C dan suhu akhir ialah 36 ˚C. Hitung jumlah haba yang disingkirkan oleh pelapik tersebut.
[2 marks]
(c) It is suggested that the cooling pad should be modified so that it can remove more heat. Give two suggestion and the reasons for doing so.
Dicadangkan supaya pelapik penyejuk patut diubahsuai supaya dapat menyingkirkan lebih banyak haba. Berikan dua cadangan dan sebab berbuat demikian.
Suggestion 1 / Cadangan 1:
...[1 mark]
Reason / sebab:
...[1 mark]
Suggestion 2 / Cadangan 1:
...[1 mark]
Reason / Sebab:
...[1 mark]
4.A student is investigating the specific heat capacity of three metal blocks X, Y and Z. Each block has a mass of 1·0 kg.
A heater and thermometer are inserted into a block as shown in Diagram 4.1. The heater has a power rating of 15 W. The initial temperature of the block is measured. The heater is switched on for 10 minutes and the final temperature of the block is recorded. This procedure is repeated for the other two blocks. The student’s results are shown in the Table 4.1.
Seorang pelajar mengkaji muatan haba tentu tiga bungkah logam X, Y dan Z. Setiap blok berjisim 1.0kg. Sebuah pemanas rendam dan termometer dimasukkan kedalam bungkah seperti yang ditunjukkan pada Rajah 4.1. Kuasa pemanas rendam adalah 15 W. Suhu awal bungkah disukat. Pemanas rendam dihidupkan selama 10 minit dan suhu akhir bungkah dicatatkan. Prosedur diulangi dengan dua bungkah lain. Keputusan pelajar ditunjukkan pada Jadual 4.1.
Diagram 4.1 / Rajah 4.1 Table 4.1 / Jadual 4.1 (a)Fill in the blanks to complete the following sentence.
Specific heat capacity is the heat needed to change temperature of…..……substance by……..…
Isi tempat kosong untuk melengkapkan ayat berikut.
Muatan haba tentu adalah haba yang diperlukan untuk menukar suhu…….…bahan sebanyak…….….[1 mark]
(b)By referring to the results in the table 4.1, Dengan merujuk pada keputusan pada Jadual 4.1 (i)identify the block that has the greatest specific heat
capacity.
kenalpasti bungkah yang mempunyai muatan haba tentu paling besar.
………..……….[1 mark]
(ii)Give a reason for your answer
Berikan satu sebab untuk jawapan anda
………..………..[1 mark]
(c)Calculate the specific heat capacity of the block identified in 4(b)(i).
Hitung muatan haba tentu bunhkah yang telah dikenalpasti di 4(b(i).
[2 marks]
(d)Due to energy losses, the specific heat capacities calculated in this investigation are different from the accepted values. The student decides to improve the set up in order to obtain a value closer to the accepted value for each block.
Disebabkan kehilangan tenaga, muatan haba tentu yang dihitung dalam penyiasatan ini adalah berbeza dari nilai sebenar. Pelajar bercadang untuk menambahbaik susunan radas untuk mendapat nilai yang lebih hampir dengan nilai sebenar untuk setiap bungkah
(i)Suggest a possible improvement that would reduce energy losses.
Cadangkan satu penambahbaikan yang boleh mengurangkan kehilangan tenaga.
…….……….[1 mark]
(ii)State the effect that this improvement would have on the final temperature.
Nyatakan kesan penambahbaikan ini pada atas suhu akhir.
..……….[1 mark]
5. Diagram 8.1 shows a 500W electric heater being used to heat a beaker of water on a compression balance.
Rajah 8.1 menunjukkan pemanas elektrik 500W digunakan untuk memanaskan satu bikar air di atas neraca mampatan
(a) State the energy change involved when using the heater to heat the water.
Nyatakan perubahan tenaga yang terlibat ketika pemanas itu digunakan untuk memanaskan air.
...[ 1 mark ] (b) The mass of water is 0.5 kg and the specific heat
capacity of water is 4200 J kg- ¹˚C-¹. The initial temperature of the water is 30˚C. Calculate the energy absorbed by the water to reach its boiling point.
Jisim air ialah 0.5kg dan muatan haba tentu bagi air ialah 4200 J kg- ¹˚C-¹. Suhu awal air ialah 30˚C. Hitung tenaga yang diserap oleh air untuk mencapai takat didih.
[ 2 marks ] (c)When the water is boiling, the reading of the
compression balance decreases by 0.0125 kg in 60 s.
Calculate the specific latent heat of vaporization of the water.
Ketika air mendidih, bacaan neraca mampatan berkurang sebanyak 0.0125 kg dalam masa 60s. Hitung haba pendam tentu pengawapan bagi air itu.
[ 2 marks ] (d)Q, R and S are three different hot plates. These hot
plates are used to heat ‘roti canai”. Table 8 shows the characteristics of each plate.
Q, R dan S adalah tiga plat pemanas yang berbeza.
Plat pemanas ini digunakan untuk memanaskan roti canai. Jadual 8 menujukkan cirri-ciri bagi setiap plat.
Hot plates
Plat Specific heat
capacity,c Mass,m
Jisim,m Power,P Kuasa,P
pemanas Muatan haba
tentu,c / J kg- ¹˚C-¹. kg W
Q 390 3.0 600
R 900 2.5 1200
S 400 4.0 900
The initial temperature of each plate is 30 ˚C. The plates are ready to use when their temperature reaches 200˚C. Calculate the time taken to reach 200˚C for each plate.
Suhu awal setiap plat ialah 30 ˚C. Plat-plat itu sedia digunakan bila suhu mencapai 200˚C . Hitung masa yang diambil untuk mencapai suhu 200˚C bagi setiap plat .
(i) Plate Q
(ii) Plate R
(iii) Plate S
[5 marks]
(e) (i)Based on the answer in (d), which plate is the most suitable for heating ‘roti canai’?
Berdasarkan jawapan di (d), plat yang manakah paling sesuai untuk memanaskan roti canai?
…...[ 1 mark ] (ii) State one reason for the answer in (e)(i)
Nyatakan satu sebab untuk jawapan anda di (e)(i).
……...[ 1 mark ] 6. Table 8 shows two types of pot and their characteristics.
Jadual 8 manunjukkan dua jenis periuk dan ciri-cirinya.
Table 8
(a) What is the meaning of specific heat capacity?
Apakah maksud muatan haba tentu?
………..………
...………[1 mark]
(b)Based on Table 8, state suitable characteristics of the pot if it is to be used for cooking something rapidly. Give reason for the suitability of the characteristics.
Berdasarkan jadual 8, nyatakan ciri-ciri bagi periuk jika digunakan untuk masak sesuatu dengan cepat. Berikan sebab untuk kesesuaian cirri-ciri itu.
(i) Material for making the pot.
Bahan untuk membuat periuk
….………..…………
Reason / sebab
.………. [2 marks]
(ii) Material for making the handle of the pot Bahan untuk membuat pemegang periuk.
………..………
Reason / sebab
…………..……….………. [2 marks]
(iii) Mass of the pot / jisim periuk
………..………
Reason / sebab
………. [2 marks]
(c) The pots are heated by using an electric hot plate of power 800 W. Based on the information in the Table 8, calculate the time taken to achieve a temperature rise of 90oC for:
Periuk-periuk itu dipanaskan dengan menggunakan plat pemanas elektrik berkuasa 800W. Berdasarkan maklumat dalam Jadual 8, hitung masa yang diambil untuk meningkatkan suhu sebanyak 90oC
(i) The clay pot / periuk tanah liat
[2 marks]
(ii) The copper pot / periuk kuprum
[2 marks]
(d) Determine the most suitable pot that is safest to handle and can be heated in the shortest period of time.
………. [1 mark]
7. Diagram 8 shows 2 models of frying pan.
Rajah 8 menunjukkan dua model kuali.
(a) What is meant by specific heat capacity?
Apa yang dimaksudkan dengan muatan haba tentu?
……….………..……[1 mark]
(b) Based on the information in Diagram 8, state the suitable characteristics of the frying pan that is used to cook food faster.
Berdasarkan maklumat dalam Rajah 8, nyatakan ciri-ciri kuali yang sesuai digunakan untuk memasak
(i) Type of surface / Jenis permukaan
………….………..………[1 mark]
Reason / sebab
………..………,,.………..[1 mark]
(ii) Specific heat capacity / muatan haba tentu
………,,.……….[1 mark]
Reason / sebab
………..…………,,.………...[1 mark]
(c) Based on the answer in (b), determine which model in Diagram 8 will absorb heat effectively. Give reason for your choice.
Berdasarkan pada jawapan di(b), tentukan model yang manakah pada Rajah 8 yang dapat menyerap haba dengan berkesan. Beri sebab untuk pilihan anda.
………..………,,.………..
………...[2 marks]
(d) A kettle contained 0.5 kg of water. The average heat absorb by the water is 16 Js-1 in 25 minutes. Calculate:
Sebuah cerek mengandungi 0.5kg air. Purata haba yang diserap oleh air adalah 16 Js-1 dalam masa 25 minit.
(i) The amount of heat absorbed by the water.
Jumlah haba yang diserap oleh air.
[1 mark]
(ii) The increase in temperature of water. [Specific heat capacity = 4200 J kg-1 °C-1].
Kenaikan suhu air [haba tentu bagi air =4200 J kg- ¹˚C-
¹.]
[2 marks]
8.A washing machine fills with water at a temperature of 15·0 ºC. The water is heated by a heating element.
(a)What is meant by temperature?
…….………….………..………[1 mark]
(b)The mass of the water in the washing machine is 6·00 kg.
Calculate the minimum energy required to increase the temperature of the water from 15·0 ºC to 40·0 ºC [Specific heat capacity = 4200 J kg-1 °C-1].
[2 marks]
(c) The heating element has a power rating of 1800 W. (i) Calculate the time taken for the heating element to supply the energy calculated in (b).
[2 marks]
(d)Explain why, in practice, it takes longer to heat the water from 15 ºC to 40 ºC than calculated in (c).
………..………,,.………..
……….…...[1 mark]
9.Diagram 11.1 shows a clinical thermometer is used by a doctor to check the temperature of a patient’s body during medical treatment.
Rajah 11.1 menunjukkan satu termometer klinik digunakan oleh seorang doktor bagi memeriksa suhu badan seorang pesakit semasa membuat rawatan.
Diagram 11.1 / Rajah 11.1 (a)What is meant by temperature?
Apakah yang dimaksudkan dengan suhu? [1 mark]
(b)Refering to the principle of thermal equilibrium and the working principle of a thermometer, explain how a doctor can check his patient’s temperature during the medical treatment.
Merujuk kepada prinsip keseimbangan terma dan prinsip kerja termometer, terangkan bagaimana seorang doktor dapat memeriksa suhu badan pesakit semasa membuat rawatan kesihatan. [4 marks]
(c)Diagram 11.2 shows a thermometer which is not calibrated has a mercury column of length, L0 is 5.0 cm when the temperature is 0 oC and L100 is 25.0 cm when the temperature is 100 oC. The mercury column, Lθ is 12.0 cm when put into liquid X.
Rajah 11.2 menunjukkan sebuah termometer yang belum ditentukurkan mempunyai panjang turus L0
ialah 5.0 cm apabila suhu adalah 0 oC dan L100 ialah 25.0 cm apabila suhu adalah 100oC. Panjang turus merkuri, Lθ ialah 12 cm apabila diletakkan ke dalam cecair X.
Diagram 11.2 / Rajah 11.2
(i)Name the physical quantity that changes for mercury when the temperature changes.
Namakan kuantiti fizikal yang berubah bagi merkuri bila suhu berubah [1 mark]
(ii)Determine the temperature of liquid X
Tentukan suhu cecair X itu. [2 marks]
(iii)What is the length of the mercury column from the bulb at temperatures 30 ° C?
Berapakah panjang turus merkuri itu dari bebuli pada suhu 30° C? [2 marks]
(d)Diagram 11.3 shows cross sectional shape and the characteristic of the material of the four rice
containers J, K, L and M which are used to maintain the temperature of the hot rice.
Rajah 11.3 menunjukkan empat keratan rentas dan ciri-ciri bahan bagi empat bekas menyimpan nasi J, K, L dan M yang digunakan untuk mengekalkan suhu nasi yang panas
You are required to determine the most suitable rice container which is able to maintain the temperature of the hot rice for a long time and can be moved from one place to another. Study the characteristics of the four rice container from the following aspects:
Anda dikehendaki menentukan bekas nasi yang paling sesuai untuk mengekalkan suhu nasi panas dalam masa yang panjang dan boleh dibawa dari satu tempat ke tempat yang lain. Kaji ciri-ciri bagi
keempat-empat bekas nasi itu dari aspek berikut:
- melting point / takat lebur
- specific heat capacity / muatan haba tentu - density / ketumpatan
- material between the inner wall and outer wall / bahan diantara dinding dalam dengan dinding luar Explain the suitability of the aspects. Justify your choice.
Jelaskan kesesuaian aspek-aspek itu. Beri sebab bagi pilihan anda. [10 marks]
.
Diagram 11.3 / Rajah 11.3
(e)The figure shows a food container used for keeping the food warm. The container is able to maintain the temperature of food for a long time. The container can be moved from one place to another.
Rajah menunjukkan sebuah bekas makanan yang digunakan untuk menyimpan makanan supaya kekal panas. Bekas tersebut bolah mengekalkan suhu makanan untuk masa yang lama. Bekas tersebut boleh digerakkan dari satu tempat ke tempat yang lain.
The following table shows the characteristics of materials which could be used to make the food container. Explain the suitability of each characteristics in the table and hence, determine which material is most suitable to be used to make the food container. Justify your choice.
Jadual dibawah menunjukkan ciri-ciri bahan yang boleh digunakan untuk membuat bekas makanan. Terangkan kesesuaian setiap cirri dalam jadual dan tentukan bahan manakah sesuai untuk membuat bekas makanan. Berikan sebab untuk pilihan anda.
Characteristic
Material
Density
/ kg m-3 Melting point /
o C
Specific Heat capacity/
J kg-1oC-1
Thermal conductiv ity
P 2 710 660 910 High
Q 910 27 1 600 Low
R 1 050 240 1 300 Low
S 2 600 1 200 670 Low
T 3 800 2 020 800 High
(f).Diagram 11.1 shows a thermos flask used to maintain the temperature of hot drink for a long time.
Rajah 11.1 menunjukkan sebuah kelalang termos yang digunakan untuk mengekalkan suhu air panas untuk masa yang lama.
Table 11.1 shows the characteristics of four different thermos flasks.
Jadual 11.1 menunjukkan ciri-ciri empat kelalang termos yang berbeza.
Thermos
Flask Stopper
penutup Space P
Ruang P Double Walled tube Tiub dinding dua lapis Made of
Dibuat dari
Coated by Disaluti Contai
Bekas ner
J Polystyrene foil Kepingan polisterena
Characteristic of the material:
Ciri-ciri bahan Melting point: 68 oC Takat lebur:
Specific heat capacity: 800 J kg-1oC-1 Muatan haba tentu:
Density : 800 kg m-3 Ketumpatan:
Contai Bekas ner
K
Copper foil kepingan kuprum
Characteristic of the material:
Ciri-ciri bahan Melting point: 240 oC Takat lebur:
Specific heat capacity: 1900Jkg-1oC-1 Muatan haba tentu:
Density : 670 kg m-3 Ketumpatan:
Contai Bekas ner
L Polystyrene foil Kepingan polisterena
Characteristic of the material:
Ciri-ciri bahan Melting point: 240 oC Takat lebur:
Specific heat capacity: 1900 J kg-1oC-
1
Muatan haba tentu;
Density : 670 kg m-3 Ketumpatan:
Contai Bekas ner
M
Copper foil Kepingan kuprum
Characteristic of the material:
Ciri-ciri bahan Melting point: 68oC Takat lebur:
Specific heat capacity: 900 J kg-1oC-1 Muatan haba tentu:
Density : 800 kg m-3 Ketumpatan:
W Hollow plastic Plastik Berongga
Vacuum
Vakum Glass
kaca Shiny paint Cat berkilat X Hollow plastic
Plastik Berongga
Vacuum
vakum Copper
Kuprum Black Paint Cat hitam Y Solid plastic
Plastik padat Air
Udara Glass
Kaca Black paint Cat hitam Z Solid plastic
Plastik padat Air
Udara Copper
Kuprum Shiny paint Cat berkilat Explain the suitability of each characteristics of the thermos flask and determine the most suitable thermos flask. Give your reason.
Terangkan kesesuaian setiap cirri kelalang termos dan tentukan kelalang termos yang paling sesuai. Berikan sebab anda.
10. Diagram 9.1 shows two identical electric kettles, P and Q are filled with different quantity of water.
Rajah 9.1 menunjukkan dua cerek elektrik yang serupa, P dan Q diisi dengan kuantiti air yang berbeza.
Diagram 9.1 / Rajah 9.1
Diagram 9.2 shows only kettle P releases steam after 5 minutes of heating.
Rajah 9.2 menunjukkan hanya cerekP mengeluarkan wap selepas dipanaskan selama 5 minit.
Diagram 9.2 / Rajah 9.2
(a) What is the meaning of heat? / Apakah maksud haba [1 m]
(b) By using Diagram 9.1 and Diagram 9.2,
Dengan menggunakan Rajah 9.1 dan Rajah 9.2,
(i)compare the mass, the heat supplied and the rise of temperature of the water. [3m]
Bandingkan jisim, haba yang dibekalkan dan kenaikan suhu air.
(ii)state the relationship between the mass and the rise of temperature of the water [1m]
nyatakan hubungan antara jisim dan kenaikan suhu air (iii)state the physical quantity that must be constant to
deduce the relationship between the mass and the rise of temperature of the water as the answer in b(ii). [1m]
Nyatakan kuantiti fizik yang perlu dimalarkan untuk mendeduksikan hubungan antara jisim dan kenaikan suhu air seperti jawapan dalam b(ii)
(c)Lemonade can be cooled by adding ice cubes into it Air lemon boleh disejukkan dengan menambahkan ketulan ais kepadanya.
Give an explanation based on the above statement. [4 m]
Berikan penerangan berdasarkan pernyataan diatas (d)Diagram 9.3 shows a lidded cup. The cup is not suitable to
maintain the temperature of a hot drink for a long time.
Rajah 9.3 menunjukkan satu cawan bertutup. Cawan ini tidak sesuai untuk mengekalkkan suhu bagi minuman panas dalam masa yang lama
Diagram 9.3 / Rajah 9.3
You are required to suggest the suitable characteristics of the lidded cup in Diagram 9.3 that can maintain the temperature of the hot drink for a long time. State and explain your suggestions based on the characteristics of material for the Cup the lid and the method to keep the drink hot. [10 marks]
Anda dikehendaki untuk mencadangkan ciri- ciri yang sesuai untuk cawan bertutup dalam Rajah 9.3 yang boleh mengekalkan suhu bagi minuman panas dalam masa yang lama. Nyata dan terangkan cadangan anda berdasarkan ciri-ciri bahan untuk cawan dan penutupnya dan kaedah untuk membuat minuman kekal panas
(e) Diagram 9.4 shows a car engine radiator.
Rajah 9.4 menunjukkan satu radiator enjin kereta.
Diagram 9.4 / Rajah 9.4
You are required to design a car engine radiator which can function effectively, based on the following aspects:
Anda ditugaskan untuk mereka bentuk sebuah radiator enjin kereta yang dapat berfungsi dengan berkesan, berdasarkan aspek-aspek berikut:
- The size of the fan / Saiz kipas
- The numbers of the fin blade / Bilangan bilah sirip - Material of the fin blade / Bahan untuk bilah sirip - Specific heat capacity of the cooling liquid used Muatan haba tentu cecair penyejuk yang digunakan - Boiling point of the cooling liquid used
Takat didih cecair penyejuk yang digunakan [10 m]
(f) Diagram below shows a simple solar water–heating system. Energy from the Sun falls on the solar panel.
Water is pumped around the system so that a store of hot water is made available in the tank.
Rajah dibawah menunjukkan satu sistem pemanas air solar. Tenaga dari matahari mengenai panel solar. Air dipam disekeliling sistem supaya satu takungan air panas dapat disediakan dalam tangki
Using suitable physics concepts, explain the required modification needed in designing an efficient solar water-heating system. The modification should include the following aspects:
Menggunakan konsep fizik yang sesuai, terangkan pengubasuain yang diperlukan dalam merekabentuk sistem pemanas air solar yang berkesan. Pengubahsuaian anda perlu melibatkan aspek-aspek yang berikut
(i) pipes design / reka bentuk paip
(ii) material used for the pipe / bahan untuk paip (iii) heat absorption / penyerapan haba
(iv)position of the tank / kedudukan tangki
