20 Voorbeelde van Termodinamika-vrae
Termodinamiese Proses
1. In termodinamika ondergaan 'n ideale gas 'n isotermiese proses as ...
A. veranderinge in die toestand van die gas, die temperatuur bly altyd konstant
B. alle molekules beweeg teen verskillende snelhede
C. Alle gastoestande verander altyd van temperatuur
D. by hoë temperature is die spoed van die molekules hoër
E. gasdruk en -volume verander nie
Bespreking
Isotermies of isotermies beteken konstante temperatuur.
Die korrekte antwoord is A.
2. Alle ideale gasse ondergaan 'n isochoriese proses, so...
A. alle molekules het dieselfde spoed
B. by hoë temperature is die gemiddelde spoed van molekules groter
C. gasdruk bly konstant
D. die gas sal werk doen
E. het geen interne energie nie
Bespreking
Isochories = konstante volume.
Die korrekte antwoord is B.
3. Die korrekte stelling oor termodinamiese prosesse is…
A. Isobaries is die proses van gasverandering teen konstante druk.
B. Isobaries is die proses van gasverandering teen 'n konstante temperatuur.
C. Isochories is 'n proses van gasverandering teen konstante druk.
D. isoterm is die proses om gas teen 'n konstante volume te verander.
E. Isochories is 'n proses waar gas teen 'n konstante temperatuur verander word.
Bespreking
Isobaries = konstante druk
Isochories = konstante volume
Isotermies = konstante temperatuur
Die korrekte antwoord is A.
Eerste Wet van Termodinamika
4. Uit die PV-grafiek hieronder is die hoeveelheid gaswerk in prosesse I en II proporsioneel soos...
A. 4 : 3
B. 3 : 4
C. 2 : 3
D. 1 : 2
E. 1 : 1
Bespreking
Dit is bekend dat:
Proses 1:
Druk (P) = 20 N/m2
Aanvanklike volume (V1) = 10 liter = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3
Finale volume (V2) = 40 liter = 40 dm3 = 40 x 10-3 m3
Proses 2:
Druk (P) = 15 N/m2
Aanvanklike volume (V1) = 20 liter = 20 dm3 = 20 x 10-3 m3
Finale volume (V2) = 60 liter = 60 dm3 = 60 x 10-3 m3
Gevra:
Antwoord:
Gaswerk in proses I:
W = P ΔV = P (V2-V1) = (20)(40-10)(10-3 m3) = (20)(30)(10-3 m3) = (600)(10-3 m3) = 0,6 m3
Gaswerk in proses II:
W = P ΔV = P (V2-V1) = (15)(60-20)(10-3 m3) = (15)(40)(10-3 m3) = (600)(10-3 m3) = 0,6 m3
Vergelyking van gaswerk in prosesse I en II:
0,6 m3 : 0,6 m3
1: 1
Die korrekte antwoord is E.
5. Uit die P – V grafiek is die hoeveelheid gaswerk in prosesse I en II proporsioneel soos...
A. 4 : 3
B. 3 : 4
C. 2 : 3
D. 1 : 2
E. 1 : 1
Bespreking
Dit is bekend dat:
Proses I:
Druk (P) = 20 Pascal
Deel 1 (V1) = 10 liter
Deel 2 (V2) = 40 liter
Proses II:
Druk (P) = 15 Pascal
Deel 1 (V1) = 20 liter
Deel 2 (V2) = 60 liter
Gevra: Vergelyking van gaswerk in prosesse I en II
Antwoord:
Die termodinamiese proses gebaseer op die grafiek hierbo is 'n isobariese proses (konstante druk).
Werk verrig deur gas in proses I:
W = P (V2 - V1)
W = (20)(40 – 10)
W = (20)(30)
W = 600
Werk verrig deur gas in proses II:
W = P (V2 - V1)
W = (15)(60 – 20)
W = (15)(40)
W = 600
Vergelyking van gaswerk in prosesse I en II:
600: 600
1: 1
Die korrekte antwoord is E.
6. Heliumgas word verhit volgens die PV-grafiek hieronder. Die werk wat deur heliumgas in die AB-proses verrig word, is...
A. 15 joule 
B. 10 joule
C. 8 joule
D. 4 joule
E. 2 joule
Bespreking
Is bekend :
Druk (P) = 2 x 105 N / m2 = 2 x 105 Pascal
Aanvanklike volume (V1) = 5cm3 = 5 x 10-6 m3
Finale volume (V2) = 15cm3 = 15 x 10-6 m3
Gevra Werk verrig deur gas in proses AB
Jawab :
W = ∆P ∆V
W = P (V2 - V1)
W = (2 x 105)(15 x 10-6 - 5 x 10-6)
W = (2 x 105)(10 x 10-6) = (2 x 105)(1 x 10-5)
W = 2 Joule
Die korrekte antwoord is E.
7. Kyk na die prentjie! 'n Ideale gas ondergaan 'n proses waar druk (P) teenoor volume (V) verander. Die werk wat deur die gas in hierdie proses verrig word, is...
A. 20 Joule
B. 15 Joule
C. 10 Joule
D. 5 Joule
E. 4 Joule
Bespreking
Is bekend :
Aanvanklike druk (P1) = 4 Pa = 4 N/m2
Finale druk (P2) = 6 Pa = 6 N/m2
Aanvanklike volume (V1) = 2 m3
Finale volume (V2) = 4 m3
Gevra Werk verrig deur die gas (W)
Jawab :
Arbeid verrig deur gas = area onder kromme ab.
W = oppervlakte van driehoek + oppervlakte van reghoek
W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = 2 + 8
W = 10 Joule
Die korrekte antwoord is E.
8. 'n Ideale gas ondergaan 'n geslote proses A → B → C → A. In 'n siklus verrig die gas werk wat neerkom op ....
A. -X 2,0 103 J
B. -X 5,5 103 J
C. -X 8,0 105 J
D. 2,0 x 106 J
E. 4,0 x 106 J
Bespreking
Werk (W) = oppervlakte van die kromme (oppervlakte van die driehoek binne die lyn gemerk met die pyltjie).
W = ½ (20-10)(6 x 105 - 2 x 105)
W = ½ (10)(4 x 105)
W = (5)(4 x 105)
B = 20 x 105 = 2 x 106 Joule
Die korrekte antwoord is D.
Hitte-enjin
9. 'n Enjin absorbeer 2 000 Joule hitte van 'n hoëtemperatuurreservoir en verwerp 1 200 Joule na 'n laetemperatuurreservoir. Die doeltreffendheid van die enjin is ….
A. 80%
B. 75%
C. 60%
D. 50%
E. 40%
Bespreking
Dit is bekend dat:
Hitte geabsorbeer (QH) = 2000 Joule
Hitte vrygestel (QL) = 1200 Joule
Arbeid geproduseer deur die masjien (W) = 2000 – 1200 = 800 Joule
Gevra Doeltreffendheid van hitte-enjin (e)
Jawab :
Die formule vir die doeltreffendheid van 'n hitte-enjin:
e = W / QH = 800/2000 = 0,4 x 100% = 40%
Die korrekte antwoord is E.
Carnot-enjin
10. Die doeltreffendheid van 'n Carnot-enjin waarvan die siklus hitte absorbeer by 'n temperatuur van 960 K en hitte verwerp by 'n temperatuur van 576 K is...
A. 40%
B. 50%
C. 56%
D. 60%
E. 80%
Bespreking
Is bekend :
Hoë temperatuur (TH) = 960 K
Lae temperatuur (TL) = 576 K
Gevra Carnot-enjindoeltreffendheid (e)
Jawab :
Die doeltreffendheid van 'n Carnot-enjin is 0,4 x 100% = 40%
Die korrekte antwoord is A.
11. In die PV-grafiek van 'n Carnot-enjin hieronder, is W = 6 000 Joule. Die hoeveelheid hitte wat deur die enjin per siklus vrygestel word, is...
A. 2 250 joule
B. 3.000 joule
C. 3.750 joule
D. 6.000 joule
E. 9.600 joule
Bespreking
Dit is bekend dat:
Arbeid (W) = 6000 Joule
Hoë temperatuur (TH) = 800 Kelvin
Lae temperatuur (TL) = 300 Kelvin
Gevra: Q
Antwoord:
Doeltreffendheid van 'n ideale hitte-enjin (Carnot-enjin):
Hitte geabsorbeer deur die Carnot-enjin:
W = e Q1
6000 = (0,625) Q1
Q1 = 6000/0,625
Q1 = 9600
Hitte vrygestel deur 'n Carnot-enjin:
Q2 =Q1 - W
Q2 = 9600 6000 – XNUMX XNUMX
Q2 = 3600 Joule
Daar is geen regte antwoord nie.
12. 'n Carnot-enjin met 'n doeltreffendheid van 40% gebruik 'n warm reservoir teen 727°C. Bepaal die temperatuur van die koue reservoir!
A. 327 ° C
B. 357 ° C
C. 400 ° C
D. 600 ° C
Oos 627°C
Bespreking
Dit is bekend dat:
Doeltreffendheid (e) = 40% = 40/100 = 0,4
Hoë temperatuur (TH) = 727oC + 273 = 1000 K
Gevra: Bepaal die temperatuur van die koue reservoir
Antwoord:
Die reservoirtemperatuur is 600–273 = 327oC
Die korrekte antwoord is A.
13. Die P-V-grafiek van 'n Carnot-enjin lyk soos die volgende figuur! As die enjin 800 J hitte absorbeer, dan is die arbeid wat verrig word...
A. 105,5 J
B. 252,6 J
C. 336,6 J
D. 466,7 J
O. 636,7 J
Bespreking
Dit is bekend dat:
Hoë temperatuur (TH) = 600 Kelvin
Lae temperatuur (TL) = 250 Kelvin
Hitte geabsorbeer (Q1) = 800 Joule
Gevra: Besigheid (W)
Antwoord:
Doeltreffendheid van 'n ideale hitte-enjin (Carnot-enjin):
Die pogings wat aangewend word, is:
W = e Q1
W = (7/12)(800 Joule)
W = 466,7 Joule
Die korrekte antwoord is D.
14. 'n Carnot-enjin werk teen 'n hoë temperatuur van 600 K om meganiese werk te produseer. As die enjin 600 J hitte teen 'n lae temperatuur van 400 K absorbeer, dan is die werk wat geproduseer word….
A. 120 J
B. 124 J
C. 135 J
D. 148 J
O. 200 J
Bespreking
Is bekend :
Lae temperatuur (TL) = 400 K
Hoë temperatuur (TH) = 600 K
Hitte geabsorbeer (Q1) = 600 Joule
Gevra Werk geproduseer deur die Carnot-enjin (W)
Jawab :
Doeltreffendheid van 'n ideale hitte-enjin (Carnot-enjin):
Werk verrig deur die Carnot-enjin:
W = e Q1
W = (1/3)(600) = 200 Joule
Die korrekte antwoord is E.
Kinetiese Teorie van Gasse en Termodinamika
15. In 'n tenk is daar ideale gas met 'n volume van 4 liter, temperatuur 27oC en 'n druk van 3 atm (1 atm = 105 Nm-2Die gas ondergaan 'n verhittingsproses teen konstante druk tot 'n temperatuur van 87oC. Die hittekapasiteit van gas is 9 JK-1 Die finale volume van die gas en die verandering in interne energie van die gas is onderskeidelik…
A. 4,2 liter, ΔU = 200 Joule
B. 4,4 liter, ΔU = 240 Joule
C. 4,6 liter, ΔU = 280 Joule
D. 4,8 liter, ΔU = 300 Joule
E. 4,8 liter, ΔU = 360 Joule
Bespreking
Isobariese proses (konstante druk)
Dit is bekend dat:
Aanvanklike volume van ideale gas (V1) = 4 liter
Aanvanklike temperatuur van ideale gas (T1) = 27oC + 273 = 300 K
Die finale temperatuur van 'n ideale gas (T2) = 87oC + 273 = 360 K
Ideale gasdruk (P) = 3 atm = 3 x 105 Nm-2
Warmtekapasiteit van gas (C) = 9 JK-1
Gevra: Finale volume van gas (V2) en Verandering in energie in gas (ΔU)
Antwoord:
Bereken die finale volume met behulp van die wetformuleum Charles (isobariese of konstante drukproses):
Volumeverandering:
1 liter = 0,001 m³3
Aanvanklike volume (V1) = 4 (0,001 m3) = 0,004 m3
Finale volume (V2) = 4,8 (0,001 m3) = 0,0048 m3
Verandering volume (ΔV) = V2 - V1 = 0,0048 m3 - 0,004 m3 = 0,008 m3.
Temperatuurveranderinge:
Temperatuurveranderinge (ΔT) = T2 - T1 = 360 K – 300 K = 60 K
Bereken die verandering in interne energie (ΔU) van 'n ideale gas deur die formule vir die Eerste Wet van Termodinamika te gebruik:
ΔU = Q – W
Beskrywing: ΔU = verandering in interne energie, Q = warmte, W = arbeid.
Bereken die werk (W) teen konstante druk:
W = P ΔV = (3 x 105)(0,0008) = (3 x 101)(8) = (30)(8) = 240 Joule
Bereken die hitte (Q) met behulp van die hittekapasiteitsformule (C):
C = Q / ΔT
Q = (C)(ΔT) = (9)(60) = 540 Joules
Bereken die verandering in interne energie:
ΔU = Q – W = 540 Joule – 240 Joule = 300 Joule.
Die korrekte antwoord is D.
16. In 'n tenk is daar 6 liter ideale gas teen 'n druk van 2 atm (1 atm = 105 Nm-2), temperatuur 27oC. Die gas word verhit tot 'n temperatuur van 77oC teen konstante druk. As die hittekapasiteit van die gas 5 JK is-1, die finale volume en verandering in interne energie van die gas is onderskeidelik….
A. 8 liter; ΔU = 250 Joule
B. 8 liter; ΔU = 200 Joule
C. 7 liter; ΔU = 100 Joule
D. 7 liter; ΔU = 50 Joule
E. 7 liter; ΔU = 20 Joule
Bespreking
Isobariese proses (konstante druk)
Dit is bekend dat:
Aanvanklike volume van ideale gas (V1) = 6 liter
Aanvanklike temperatuur van ideale gas (T1) = 27oC + 273 = 300 K
Die finale temperatuur van 'n ideale gas (T2) = 77oC + 273 = 350 K
Ideale gasdruk (P) = 2 atm = 2 x 105 Nm-2
Warmtekapasiteit van gas (C) = 5 JK-1
Gevra: Finale volume van gas (V2) en Verandering in energie in gas (ΔU)
Antwoord:
Bereken die finale volume met behulp van die wetformuleum Charles (isobariese of konstante drukproses):
Volumeverandering:
1 liter = 0,001 m³3
Aanvanklike volume (V1) = 6 (0,001 m3) = 0,006 m3
Vfinale volume (V2) = 7 (0,001 m3) = 0,007 m3
Volumeverandering (ΔV) = V2 - V1 = 0,007 m3 - 0,006 m3 = 0,001 m3.
Temperatuurveranderinge:
Temperatuurveranderinge (ΔT) = T2 - T1 = 350 K – 300 K = 50 K
Bereken die verandering in interne energie (ΔU) van 'n ideale gas deur die formule vir die Eerste Wet van Termodinamika te gebruik:
ΔU = Q – W
Beskrywing: ΔU = verandering in interne energie, Q = warmte, W = arbeid.
Bereken die werk (W) teen konstante druk:
W = P ΔV = (2 x 105)(0,001) = (2 x 102) (1) = (200)(1) = 200 Joule
Bereken die hitte (Q) met behulp van die hittekapasiteitsformule (C):
C = Q / ΔT
Q = (C)(ΔT) = (5)(50) = 250 Joules
Bereken die verandering in interne energie:
ΔU = Q – W = 250 Joule – 200 Joule = 50 Joule.
Die korrekte antwoord is D.
Termodinamiese Proses
17. Gee aandag aan die grafiek aan die kant en die volgende stellings!
(1) Die AB-proses is isobaries en W = P (V2 - V1)
(2) Proses BC is adiabaties, en ΔU = Q
(3) Proses BC is isochories, en ΔU = Q
(4) Die CA-proses is isotermies, en die stelsel absorbeer hitte.
Die korrekte stelling is…
A. (1) en (3)
B. (1) en (4)
C. (2) en (3)
D. (2) en (4)
E. (3) en (4)
Bespreking
(1) Die AB-proses is isobaries en W = P (V2 - V1)
Isobaries = konstante druk. Konstante druk word aangedui deur 'n reguit lyn langs P1 van A na B. In hierdie proses bly die druk konstant, maar daar is 'n verandering in volume waar die volume toeneem. As die volume toeneem, verrig die stelsel werk op die omgewing, waar die hoeveelheid werk (W) die resultaat is van die vermenigvuldiging van die druk (P) en die verandering in volume (ΔU).
(3) Proses BC is isochories, en ΔU = Q
Isochories = konstante volume. Konstante volume word aangedui deur 'n reguit lyn langs V.2 van B na C. In hierdie proses bly die volume konstant, maar daar is 'n verandering in druk waar die druk toeneem. Die volume is konstant, dus word geen werk verrig nie, waar W = 0. Die formule vir die Eerste Wet van Termodinamika is ΔU = Q – W, waar ΔU = verandering in interne energie, Q = warmte en W = werk. As daar geen werk is nie, dan is W = 0, dus ΔU = Q.
Die korrekte antwoord is A.
18. Kyk na die volgende termodinamiese siklusgrafiek!
Uit die volgende stelling:
(1) A – B = isochories, arbeid hang af van temperatuurveranderinge
(2) B – C = adiabaties, geen hitteverandering nie
(3) B – C = isobaries, arbeid hang af van veranderinge in volume
(4) C – A = die proses vind plaas met inspanning van buite die stelsel
Die waarheid is…
A. (1) en (2)
B. (1) en (3)
C. (2) en (3)
D. (2) en (4)
E. (3) en (4)
Bespreking
(1) A – B = isochories, arbeid hang af van temperatuurveranderinge
Ja, hierdie proses is isochories (konstante volume). Die volume bly egter konstant, dus word geen werk verrig nie. Werk vind plaas wanneer daar 'n verandering in volume is. Daarom is hierdie stelling verkeerd.
(3) B – C = isobaries, arbeid hang af van veranderinge in volume
Isobaries = konstante druk. Konstante druk word aangedui deur 'n reguit lyn van B na C. In hierdie proses is daar 'n verandering in die stelsel se volume, waar die stelsel se volume toeneem. 'n Toename in die stelsel se volume beteken dat die stelsel werk op die omgewing doen.
(4) C – A = die proses vind plaas met inspanning van buite die stelsel
In hierdie proses neem die stelsel se volume af en die stelseldruk neem af. 'n Afname in stelselvolume beteken dat die omgewing werk op die stelsel doen. Met ander woorde, werk word ekstern gedoen.
Die korrekte antwoord is E.
Wette van Termodinamika
19. Kyk na die prentjie! 'n Ideale gas ondergaan 'n proses om druk (P) na volume (V) te verander. Die werk wat deur die gas in hierdie proses verrig word, is...
A. 20 Joule
B. 15 Joule
C. 10 Joule
D. 5 Joule
E. 4 Joule
Bespreking
Is bekend :
Aanvanklike druk (P1) = 4 Pa = 4 N/m2
Finale druk (P2) = 6 Pa = 6 N/m2
Aanvanklike volume (V1) = 2 m3
Finale volume (V2) = 4 m3
Gevra Werk verrig deur die gas (W)
Jawab :
Arbeid verrig deur gas = area onder kromme ab.
W = oppervlakte van driehoek + oppervlakte van reghoek
W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = 2 + 8
W = 10 Joule
Die korrekte antwoord is E.
20. 'n Ideale gas ondergaan 'n geslote proses A → B → C → A. In 'n siklus verrig die gas werk wat neerkom op ....
A. −2,0 x 103 J
B. −5,5 x 103 J
C. −8,0 x 105 J
D. 2,0 x 106 J
E. 4,0 x 106 J
Bespreking
Werk (W) = oppervlakte van die kromme (oppervlakte van die driehoek binne die lyn gemerk met die pyltjie).
W = ½ (20-10)(6 x 105 - 2 x 105)
W = ½ (10)(4 x 105)
W = (5)(4 x 105)
B = 20 x 105 = 2 x 106 Joule
Die korrekte antwoord is D.
Vraagbron:
Nasionale Eksamen Fisika Vrae vir Senior Hoërskool/Beroeps Hoërskool
