11 مثالاً على أسئلة حول تطبيق القانون الأول للديناميكا الحرارية على العمليات الديناميكية الحرارية المختلفة (متساوية الضغط، متساوية الحرارة، متساوية الحجم)
1. يوضح الرسم البياني أدناه الدورة الديناميكية الحرارية التي يمر بها الغاز. الشغل الذي يبذله الغاز في العملية ABCD هو...
مناقشة
معروف :
الضغط 1 (P1) = 2 × 105 Pa
الضغط 2 (P2) = 4 × 105 Pa
المجلد 1 (V1) = 1 م3
المجلد 2 (V2) = 3 م3
سأل : العمل الذي يقوم به الغاز في عملية دورة ABCD
جواب :
الشغل المبذول بواسطة الغاز = مساحة المستطيل ABCD.
W = (P2 - P1)(V2 - ف1)
W = (4 × 105 - 2 × 105)(3 – 1)
W = (2 × 105) (2)
W = 4 × 105 جول وحدة طاقة
الشغل الذي يبذله الغاز في عملية دورة ABCD هو 4 × 105 جول.
2. الشغل الذي يقوم به الغاز في عملية دورة ABC هو...
مناقشة
معروف :
الضغط 1 (P1) = 3 × 105 Pa
الضغط 2 (P2) = 6 × 105 Pa
المجلد 1 (V1) = 20 سم3 = 20 × 10-6 m3
المجلد 2 (V2) = 60 سم3 = 60 × 10-6 m3
سأل : العمل الذي يقوم به الغاز في عملية دورة ABC
جواب :
الشغل المبذول بواسطة الغاز = مساحة المثلث ABCD.
W = ½ (P2 - P1)(V2 - ف1)
W = ½ (6 × 105 - 3 × 105)(60 × 10-6 - 20 × 10-6)
W = ½ (3 × 105)(40 × 10-6)
W = ½ (120 × 10-1 جول)
W = ½ (12 جول)
W = 6 جول
يبلغ الشغل الذي يقوم به الغاز في عملية دورة ABC 6 جول.
3. رسم بياني يوضح العلاقة بين الضغط (P) والحجم (V) لغاز في حيز مغلق. الجزء من الرسم البياني الذي يوضح قيام الغاز ببذل شغل على البيئة المحيطة هو...
مناقشة
العملية AB والعملية DC عمليتان متساويتا الضغط. العملية AD والعملية BC عمليتان متساويتا الحجم.
يبذل الغاز شغلاً على محيطه إذا تمدد الغاز بحيث يزداد حجم الحيز الذي يشغله (عملية DC). ويبذل المحيط شغلاً على الغاز إذا انكمش الغاز بحيث يقل حجم الحيز الذي يشغله (عملية BC).
4. تخضع جميع الغازات المثالية لعملية متساوية الحجم، لذا...
أ. جميع الجزيئات لها نفس السرعة
ب. عند درجات الحرارة المرتفعة، يكون متوسط سرعة الجزيئات أكبر
ج. يبقى ضغط الغاز ثابتًا
د. سيقوم الغاز بعمل
لا يمتلك E طاقة داخلية
مناقشة
متساوي الحجم = حجم ثابت.
الإجابة الصحيحة هي ب.
5. يتم ضغط كمية من الغاز المثالي من خلال عملية ديناميكية حرارية من الحالة 1 إلى الحالة 2 كما هو موضح في الرسم البياني التالي لـ PV. الشغل المبذول من قبل الغاز هو...
أ. -180 جول
ب. -90 جول
ج. -30 جول
د. 30 جول
هـ. 90 جول
مناقشة
1 لتر = 0,001 متر مكعب
من المعروف أن :
الضغط 1 (P 1 ) = 10 كيلو باسكال = 10.000 باسكال = 10.000 نيوتن/م 2
الضغط 2 (P 2 ) = 20 كيلو باسكال = 20.000 باسكال = 20.000 نيوتن/م 2
الحجم 1 (V1 ) = 4 لترات = 4 × (0,001 م³ ) = 0,004 م³
الحجم 2 (V2 ) = 10 لترات = 10 × (0,001 م³ ) = 0,010 م³
المطلوب : العمل (واط) الذي يقوم به الغاز
الجواب:
W = P (V 2 – V 1 ) + 1/2 (P 2 – P 1 )(V 2 – V 1 )
ث = 10.000 ( 0,010-0,004) + 1/2 (20.000-10.000)(0,010-0,004)
ث = 10.000 (0,006) + 1/2 (10.000)(0,006)
ث = 10 (6) + 1/2 (10)(6)
W = 60 + 1/2 (60)
W = 60 + 30
W = 90 جول
الإجابة الصحيحة هي هـ.
6. انظر إلى مخطط PV الموجود على الجانب!
الشغل الناتج في العملية الديناميكية الحرارية في دورة واحدة هو...
أ. 100 كيلو جول
ب. 200 كيلو جول
ج. 300 كيلو جول
د. 400 كيلو جول
هـ. 600 كيلو جول
مناقشة
من المعروف أن :
الضغط 1 (P 1 ) = 1 × 10 5 باسكال = 1 × 10 5 نيوتن/م 2
الضغط 2 (P 2 ) = 3 × 10 5 باسكال = 3 × 10 5 نيوتن/م 2
الحجم 1 (V 1 ) = 2 م 3
الحجم 2 (V 2 ) = 4 م 3
المطلوب : العمل (W) المُنجز.
إجابة :
الشغل المنجز = مساحة الشكل الرباعي abcd.
W = (P 2 – P 1 )(V 2 – V 1 )
W = (3 × 10⁵ – 1 × 10⁵ ) (4 – 2)
W = (2 × 10⁵ ) (2)
W = 4 × 10⁷ جول
W = 400.000 جول
W = 400 كيلو جول
الإجابة الصحيحة هي د.
7. يخضع غاز مثالي لعملية كما هو موضح في مخطط الضغط والحجم على اليمين. الشغل المبذول في هذه العملية هو...
أ. 35 جول
ب. 24 ي
ج. 15 جول
د. 12 جول
هـ. 6 جول
مناقشة
من المعروف أن :
الضغط 1 (P 1 ) = 1 نيوتن/م 2
الضغط 2 (P 2 ) = 7 نيوتن/م 2
الحجم 1 (V 1 ) = 1 م 3
الحجم 2 (V 2 ) = 5 م 3
المطلوب: العمل (W) المنجز.
الجواب:
الشغل المنجز = مساحة المثلث ABC.
W = ½ (P 2 – P 1 )(V 2 – V 1 )
W = ½ ( 7-1 )( 5-1 )
W = ½ ( 6 )( 4 )
W = ½ (24)
W = 12 جول
الإجابة الصحيحة هي د.
٨. يوجد ٠.٠٢ مول من غاز أحادي الذرة عند درجة حرارة ٣٥٠ كلفن في وعاء مغلق. ما مقدار الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة الغاز إلى ٤٠٠ كلفن؟ علمًا بأن ثابت الغازات العام، R = ٨.٣١ جول/مول-1 K-1.
أ. 10 جول
ب. 12,5 جول
ج. 14 جول
د. 15,5 جول
هـ. 17 جول
مناقشة :
معروف :
ن = 0,02 مول
T1 = 350 ك
T2 = 400 ك
R = 8,31 جول/مول كلفن
سأل :
الحرارة (Q) ؟
جواب :
في عملية متساوية الحجم (حجم ثابت)، Q = ΔU
الوصف: Q = الحرارة، ΔU = التغير في الطاقة الداخلية، U = الطاقة الداخلية
9. مولان من غاز أحادي الذرة عند درجة حرارة 20 oج والضغط 2 × 105 يخضع Pa لعملية متساوية الحجم حتى يصبح الضغط 4 × 105 إذا كان ثابت الغازات العام يساوي 8,31 جول/مول.كلفن، فإن التغير في الطاقة الداخلية للغاز هو...
أ. 7304 جول
ب. 6200 ي
ج. 2291 جول
د. 2128 جول
هـ. 1208 جول
مناقشة :
معروف :
ن = 2 مول
T1 = 20 + 273 = 293 كيلوجول
P1 = 2 × 105 Pa
P2 = 4 × 105 Pa
R = 8,31 جول/مول كلفن
سأل :
التغير في الطاقة الداخلية (ΔU)؟
جواب :
دلتا يو = 3/2 ن ر(ت2-T1)
العد تي2 استخدم أولاً صيغة قانون جاي-لوساك (الحجم الثابت)
10. الجزء من الرسم البياني للضغط (P) - الحجم (V) الذي يوضح الغاز الذي يتلقى شغلاً خارجياً هو...
أ. أب
ب. سي دي
ج. قبل الميلاد
د. دا
إي. إيه سي
مناقشة :
إذا بُذل شغل على الغاز، يزداد حجمه. وعلى العكس، إذا بُذل شغل على الغاز من مصدر خارجي، ينقص حجمه. العملية الموضحة في الرسم البياني أعلاه والتي تُظهر نقص حجم الغاز هي العملية CD.
إذن، الإجابة الصحيحة هي ب.
11. توضح الرسوم البيانية أدناه العلاقة بين الضغط (P) وحجم (V) الغاز الذي يخضع لعملية ما.
العملية التي تتطلب أكبر جهد موضحة في الرسم البياني رقم …
ايه (1)
ب. (2)
ج. (3)
د. (4)
مناقشة :
الشغل المنجز = المساحة. كلما زادت المساحة، زاد الشغل المنجز. أكبر مساحة موضحة في الرسم البياني رقم 3.
الإجابة الصحيحة هي ج.
