20 مثالاً على أسئلة الديناميكا الحرارية
العملية الديناميكية الحرارية
1. في الديناميكا الحرارية، يخضع الغاز المثالي لعملية متساوية الحرارة إذا...
أ. مع تغيرات حالة الغاز، تبقى درجة الحرارة ثابتة دائمًا
ب. تتحرك جميع الجزيئات بسرعات مختلفة
ج. جميع ظروف الغاز تتغير درجة حرارتها باستمرار
د. عند درجات الحرارة المرتفعة، تكون سرعة الجزيئات أعلى
هـ. لا يتغير ضغط الغاز وحجمه
مناقشة
تعني كلمة "متساوي الحرارة" أو "متساوي الحرارة" ثبات درجة الحرارة.
الإجابة الصحيحة هي أ.
2. 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.
3. العبارة الصحيحة حول العمليات الديناميكية الحرارية هي...
أ. عملية تغيير الغاز عند ضغط ثابت هي عملية تغيير الغاز عند ضغط ثابت.
ب. عملية تغيير الغاز عند درجة حرارة ثابتة هي عملية متساوية الضغط.
ج. عملية تغيير حجم الغاز عند ضغط ثابت هي عملية تغيير حجم الغاز عند ضغط ثابت.
د. منحنى التساوي الحراري هو عملية تغيير الغاز عند حجم ثابت.
هـ. عملية تغيير حجم الغاز عند درجة حرارة ثابتة.
مناقشة
الضغط المتساوي = الضغط الثابت
متساوي الحجم = حجم ثابت
متساوي الحرارة = درجة حرارة ثابتة
الإجابة الصحيحة هي أ.
القانون الأول للديناميكا الحرارية
4. من الرسم البياني للضغط والحجم أدناه، نجد أن كمية شغل الغاز في العمليتين الأولى والثانية تتناسب طرديًا مع...
أ. 4 : 3
ب. 3 : 4
ج. 2: 3
د. 1: 2
هـ. 1: 1
مناقشة
من المعروف أن:
العملية 1:
الضغط (P) = 20 نيوتن/متر2
الحجم الأولي (V)1) = 10 لتر = 10 دسم3 = 10 × 10-3 m3
المجلد الأخير (V)2) = 40 لتر = 40 دسم3 = 40 × 10-3 m3
العملية 2:
الضغط (P) = 15 نيوتن/متر2
الحجم الأولي (V)1) = 20 لتر = 20 دسم3 = 20 × 10-3 m3
المجلد الأخير (V)2) = 60 لتر = 60 دسم3 = 60 × 10-3 m3
سأل:
الجواب:
أعمال الغاز قيد التنفيذ 1:
W = P ΔV = P (V2-V1) = (20)(40-10)(10-3 m3) = (20)(30)(10-3 m3) = (600)(10-3 m3) = 0,6 م3
أعمال الغاز قيد التنفيذ II:
W = P ΔV = P (V2-V1) = (15)(60-20)(10-3 m3) = (15)(40)(10-3 m3) = (600)(10-3 m3) = 0,6 م3
مقارنة أعمال الغاز في العمليتين الأولى والثانية:
0,6 م3 : 0,6 م3
1: 1
الإجابة الصحيحة هي هـ.
5. من الرسم البياني للضغط والحجم، نجد أن كمية شغل الغاز في العمليتين الأولى والثانية تتناسب طرديًا مع...
أ. 4 : 3
ب. 3 : 4
ج. 2: 3
د. 1: 2
هـ. 1: 1
مناقشة
من المعروف أن:
العملية الأولى:
الضغط (P) = 20 باسكال
المجلد 1 (V1) = 10 لترات
المجلد 2 (V2) = 40 لترات
العملية الثانية:
الضغط (P) = 15 باسكال
المجلد 1 (V1) = 20 لترات
المجلد 2 (V2) = 60 لترات
سأل: مقارنة عمل الغاز في العمليتين الأولى والثانية
الجواب:
إن العملية الديناميكية الحرارية المستندة إلى الرسم البياني أعلاه هي عملية متساوية الضغط (ضغط ثابت).
العمل الذي يقوم به الغاز في العملية الأولى:
W = P (V2 - ف1)
W = (20)(40 – 10)
W = (20)(30)
ث = 600
العمل الذي يقوم به الغاز في العملية الثانية:
W = P (V2 - ف1)
W = (15)(60 – 20)
W = (15)(40)
ث = 600
مقارنة أعمال الغاز في العمليتين الأولى والثانية:
600: 600
1: 1
الإجابة الصحيحة هي هـ.
6. يتم تسخين غاز الهيليوم وفقًا لمخطط الضغط والحجم أدناه. الشغل المبذول من قبل غاز الهيليوم في عملية AB هو...
و15 جول وحدة طاقة 
ب. 10 جول
ج. 8 جول
د. 4 جول
هـ. 2 جول
مناقشة
معروف :
الضغط (P) = 2 × 105 N / م2 = 2 × 105 محدة ضغط
الحجم الأولي (V)1) = 5 سم3 = 5 × 10-6 m3
المجلد الأخير (V)2) = 15 سم3 = 15 × 10-6 m3
سأل : الشغل الذي يقوم به الغاز في العملية AB
جواب :
W = ∆P ∆V
W = P (V2 - ف1)
W = (2 × 105)(15 × 10-6 - 5 × 10-6)
W = (2 × 105)(10 × 10-6) = (2 × 105)(1 × 10-5)
W = 2 جول
الإجابة الصحيحة هي هـ.
7. انظر إلى الصورة! يخضع الغاز المثالي لعملية تغيير الضغط (P) مقابل الحجم (V). الشغل الذي يبذله الغاز في هذه العملية هو...
أ. 20 جول
ب. 15 جول
ج. 10 جول
د. 5 جول
هـ. 4 جول
مناقشة
معروف :
الضغط الأولي (P)1) = 4 باسكال = 4 نيوتن/متر2
الضغط النهائي (P)2) = 6 باسكال = 6 نيوتن/متر2
الحجم الأولي (V)1) = 2 م3
المجلد الأخير (V)2) = 4 م3
سأل الشغل المبذول بواسطة الغاز (W)
جواب :
الشغل المبذول بواسطة الغاز = المساحة تحت المنحنى ab.
W = مساحة المثلث + مساحة المستطيل
W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = 2 + 8
W = 10 جول
الإجابة الصحيحة هي هـ.
8. يخضع غاز مثالي لعملية مغلقة A → B → C → A. في دورة، يقوم الغاز بعمل يعادل ….
A. -2,0 س 103 J
B. -5,5 س 103 J
C. -8,0 س 105 J
د. 2,0 × 106 J
هـ. 4,0 × 106 J
مناقشة
العمل (W) = مساحة المنحنى (مساحة المثلث داخل الخط المحدد بالسهم).
W = ½ (20-10)(6 × 105 - 2 × 105)
W = ½ (10)(4 × 105)
W = (5)(4 × 105)
W = 20 × 105 = 2 × 106 جول وحدة طاقة
الإجابة الصحيحة هي د.
محرك حراري
9. يمتص محرك 2.000 جول من الحرارة من خزان حراري ذي درجة حرارة عالية، ويطرح 1.200 جول إلى خزان حراري ذي درجة حرارة منخفضة. كفاءة المحرك هي...
أ. 80%
ب. 75%
ج. 60%
د. 50%
هـ. 40%
مناقشة
من المعروف أن:
الحرارة الممتصة (Q)H) = 2000 جول
الحرارة المنبعثة (Q)L) = 1200 جول
الشغل الناتج عن الآلة (W) = 2000 - 1200 = 800 جول
سأل كفاءة المحرك الحراري (هـ)
جواب :
صيغة حساب كفاءة المحرك الحراري:
e = W / QH = 800/2000 = 0,4 × 100% = 40%
الإجابة الصحيحة هي هـ.
محرك كارنو
10. كفاءة محرك كارنو الذي تمتص دورته الحرارة عند درجة حرارة 960 كلفن وتطرد الحرارة عند درجة حرارة 576 كلفن هي...
أ. 40%
ب. 50%
ج. 56%
د. 60%
هـ. 80%
مناقشة
معروف :
درجة حرارة عالية (TH) = 960 ك
درجة حرارة منخفضة (TL) = 576 ك
سأل كفاءة محرك كارنو (e)
جواب :
تبلغ كفاءة محرك كارنو 0,4 × 100% = 40%
الإجابة الصحيحة هي أ.
11. في الرسم البياني للضغط والحجم لمحرك كارنو أدناه، W = 6.000 جول. كمية الحرارة المنبعثة من المحرك في كل دورة هي...
أ. 2.250 جول
ب. 3.000 جول
ج. 3.750 جول
د. 6.000 جول
هـ. 9.600 جول
مناقشة
من المعروف أن:
الشغل (W) = 6000 جول
درجة حرارة عالية (TH) = 800 كلفن
درجة حرارة منخفضة (TL) = 300 كلفن
سأل: Q
الجواب:
كفاءة محرك حراري مثالي (محرك كارنو):
الحرارة التي يمتصها محرك كارنو:
W = e Q1
6000 = (0,625) Q1
Q1 = 6000 / 0,625
Q1 = 9600
الحرارة المنبعثة من محرك كارنو:
Q2 = س1 - ث
Q2 = 9600 - 6000
Q2 = 3600 جول
لا توجد إجابة صحيحة.
12. يستخدم محرك كارنو ذو كفاءة 40% خزانًا ساخنًا عند درجة حرارة 727 درجة مئوية. حدد درجة حرارة الخزان البارد!
أ. 327 درجة مئوية
ب. 357 درجة مئوية
ج. 400 درجة مئوية
د. 600 درجة مئوية
هـ. 627 درجة مئوية
مناقشة
من المعروف أن:
الكفاءة (e) = 40% = 40/100 = 0,4
درجة حرارة عالية (TH) = 727oج + ٢٧٣ = ٢٩٣ كلفن
سأل: حدد درجة حرارة الخزان البارد
الجواب:
درجة حرارة الخزان هي 600 - 273 = 327oC
الإجابة الصحيحة هي أ.
13. يبدو منحنى الضغط-الحجم لمحرك كارنو كما في الشكل التالي! إذا امتص المحرك 800 جول من الحرارة، فإن الشغل المبذول هو...
أ. 105,5 جول
ب. 252,6 ي
ج. 336,6 جول
د. 466,7 جول
هـ. 636,7 جول
مناقشة
من المعروف أن:
درجة حرارة عالية (TH) = 600 كلفن
درجة حرارة منخفضة (TL) = 250 كلفن
الحرارة الممتصة (Q)1) = 800 جول
سأل: الأعمال (W)
الجواب:
كفاءة محرك حراري مثالي (محرك كارنو):
الجهود المبذولة هي:
W = e Q1
W = (7/12)(800 جول)
W = 466,7 جول
الإجابة الصحيحة هي د.
14. يعمل محرك كارنو عند درجة حرارة عالية تبلغ 600 كلفن لإنتاج شغل ميكانيكي. إذا امتص المحرك 600 جول من الحرارة عند درجة حرارة منخفضة تبلغ 400 كلفن، فإن الشغل الناتج هو...
أ. 120 جول
ب. 124 ي
ج. 135 جول
د. 148 جول
هـ. 200 جول
مناقشة
معروف :
درجة حرارة منخفضة (TL) = 400 ك
درجة حرارة عالية (TH) = 600 ك
الحرارة الممتصة (Q)1) = 600 جول
سأل : العمل الناتج عن محرك كارنو (W)
جواب :
كفاءة محرك حراري مثالي (محرك كارنو):
العمل الذي يقوم به محرك كارنو:
W = e Q1
الشغل = (1/3)(600) = 200 جول
الإجابة الصحيحة هي هـ.
النظرية الحركية للغازات والديناميكا الحرارية
15. يوجد في خزان غاز مثالي حجمه 4 لترات ودرجة حرارته 27oج وضغط 3 ضغط جوي (1 ضغط جوي = 105 نانومتر-2يخضع الغاز لعملية تسخين عند ضغط ثابت إلى درجة حرارة 87oج. السعة الحرارية للغاز هي 9 جول/كلفن-1 الحجم النهائي للغاز والتغير في الطاقة الداخلية للغاز هما على التوالي...
أ. 4,2 لتر، ΔU = 200 جول
ب. 4,4 لترات، ΔU = 240 جول
ج. 4,6 لترات، ΔU = 280 جول
د. 4,8 لترات، ΔU = 300 جول
4,8 لترات ΔU = 360 جول
مناقشة
عملية متساوية الضغط (ضغط ثابت)
من المعروف أن:
الحجم الابتدائي للغاز المثالي (V)1) = 4 لترات
درجة الحرارة الابتدائية للغاز المثالي (T)1) = 27oج + ٢٧٣ = ٢٩٣ كلفن
درجة الحرارة النهائية للغاز المثالي (T2) = 87oج + ٢٧٣ = ٢٩٣ كلفن
ضغط الغاز المثالي (P) = 3 ضغط جوي = 3 × 105 نانومتر-2
السعة الحرارية للغاز (ج) = 9 جول/كلفن-1
سأل: الحجم النهائي للغاز (V)2) والتغير في الطاقة في الغاز (ΔU)
الجواب:
احسب الحجم النهائي باستخدام قانون الحجمأم تشارلز (عملية الضغط المتساوي أو الثابت):
تغيير مستوى الصوت:
1 لتر = 0,001 متر مكعب3
الحجم الأولي (V)1) = 4 (0,001 م3) = 0,004 م3
المجلد الأخير (V)2) = 4,8 (0,001 م3) = 0,0048 م3
التغيير vأولوم (ΔV) = V2 - ف1 = 0,0048 م3 - 0,004 م3 = 0,008 م3.
تغيرات درجة الحرارة:
تغيرات درجة الحرارة (ΔT) = T2 - تي1 = 360 كلفن - 300 كلفن = 60 كلفن
احسب التغير في الطاقة الداخلية (ΔU) لغاز مثالي باستخدام صيغة القانون الأول للديناميكا الحرارية:
ΔU = Q - W
الوصف: ΔU = التغير في الطاقة الداخلية، Q = الحرارة، W = الشغل.
احسب الشغل (W) عند ضغط ثابت:
W = P ΔV = (3 × 105)(0,0008،XNUMX) = (3 × 101)(8) = (30)(8) = 240 جول
احسب كمية الحرارة (Q) باستخدام صيغة السعة الحرارية (C):
ج = ق / Δ ت
س = (C)(ΔT) = (9)(60) = 540 جول
احسب التغير في الطاقة الداخلية:
ΔU = Q – W = 540 جول – 240 جول = 300 جول.
الإجابة الصحيحة هي د.
16. يحتوي خزان على 6 لترات من الغاز المثالي عند ضغط 2 ضغط جوي (1 ضغط جوي = 105 نانومتر-2درجة الحرارة 27oج. يتم تسخين الغاز إلى درجة حرارة 77oج عند ضغط ثابت. إذا كانت السعة الحرارية للغاز 5 جول/كلفن-1، والحجم النهائي والتغير في الطاقة الداخلية للغاز هما على التوالي...
أ. 8 لترات؛ ΔU = 250 جول
ب. 8 لترات؛ ΔU = 200 جول
ج. 7 لترات؛ ΔU = 100 جول
د. 7 لترات؛ ΔU = 50 جول
7 لترات؛ ΔU = 20 جول
مناقشة
عملية متساوية الضغط (ضغط ثابت)
من المعروف أن:
الحجم الابتدائي للغاز المثالي (V)1) = 6 لترات
درجة الحرارة الابتدائية للغاز المثالي (T)1) = 27oج + ٢٧٣ = ٢٩٣ كلفن
درجة الحرارة النهائية للغاز المثالي (T2) = 77oج + ٢٧٣ = ٢٩٣ كلفن
ضغط الغاز المثالي (P) = 2 ضغط جوي = 2 × 105 نانومتر-2
السعة الحرارية للغاز (ج) = 5 جول/كلفن-1
سأل: الحجم النهائي للغاز (V)2) والتغير في الطاقة في الغاز (ΔU)
الجواب:
احسب الحجم النهائي باستخدام قانون الحجمأم تشارلز (عملية الضغط المتساوي أو الثابت):
تغيير مستوى الصوت:
1 لتر = 0,001 متر مكعب3
الحجم الأولي (V)1) = 6 (0,001 م3) = 0,006 م3
Vالمجلد النهائي (V)2) = 7 (0,001 م3) = 0,007 م3
تغيير مستوى الصوت (ΔV) = V2 - ف1 = 0,007 م3 - 0,006 م3 = 0,001 م3.
تغيرات درجة الحرارة:
تغيرات درجة الحرارة (ΔT) = T2 - تي1 = 350 كلفن - 300 كلفن = 50 كلفن
احسب التغير في الطاقة الداخلية (ΔU) لغاز مثالي باستخدام صيغة القانون الأول للديناميكا الحرارية:
ΔU = Q - W
الوصف: ΔU = التغير في الطاقة الداخلية، Q = الحرارة، W = الشغل.
احسب الشغل (W) عند ضغط ثابت:
W = P ΔV = (2 × 105)(0,001،XNUMX) = (2 × 102) (1) = (200)(1) = 200 جول
احسب كمية الحرارة (Q) باستخدام صيغة السعة الحرارية (C):
ج = ق / Δ ت
س = (C)(ΔT) = (5)(50) = 250 جول
احسب التغير في الطاقة الداخلية:
ΔU = Q – W = 250 جول – 200 جول = 50 جول.
الإجابة الصحيحة هي د.
العملية الديناميكية الحرارية
17. انتبه إلى الرسم البياني الموجود على الجانب وإلى العبارات التالية!
(1عملية AB متساوية الضغط و W = P (V2 - ف1)
(2) العملية BC عملية كظيمة، و ΔU = Q
(3) العملية BC متساوية الحجم، و ΔU = Q
(4) عملية CA متساوية الحرارة، ويمتص النظام الحرارة.
العبارة الصحيحة هي...
أ. (1) و (3)
ب. (1) و (4)
ج. (2) و (3)
د. (2) و (4)
هـ. (3) و (4)
مناقشة
(1عملية AB متساوية الضغط و W = P (V2 - ف1)
الضغط المتساوي = الضغط الثابت. يُشار إلى الضغط الثابت بخط مستقيم على طول النقطة P1 من النقطة أ إلى النقطة ب. في هذه العملية، يبقى الضغط ثابتًا، لكن يحدث تغير في الحجم حيث يزداد. إذا ازداد الحجم، فإن النظام يبذل شغلًا على الوسط المحيط، حيث مقدار الشغل (W) هو ناتج ضرب الضغط (P) في التغير في الحجم (ΔU).
(3) العملية BC متساوية الحجم، و ΔU = Q
متساوي الحجم = حجم ثابت. يُشار إلى الحجم الثابت بخط مستقيم على طول V.2 من النقطة B إلى النقطة C. في هذه العملية، يبقى الحجم ثابتًا، لكن الضغط يتغير حيث يزداد. وبما أن الحجم ثابت، فلا يُبذل أي شغل، أي W = 0. تنص صيغة القانون الأول للديناميكا الحرارية على أن ΔU = Q – W، حيث ΔU = التغير في الطاقة الداخلية، وQ = الحرارة، وW = الشغل. إذا لم يُبذل أي شغل، فإن W = 0، وبالتالي ΔU = Q.
الإجابة الصحيحة هي أ.
18. انظر إلى الرسم البياني التالي لدورة الديناميكا الحرارية!
من البيان التالي:
(1) A – B = متساوي الحجم، يعتمد الشغل على التغيرات في درجة الحرارة
(2) ب - ج = عملية كظيمة، لا يوجد تغير حراري
(3) B – C = متساوي الضغط، يعتمد الشغل على التغيرات في الحجم
(4) ج – أ = تحدث العملية بجهد من خارج النظام
الحقيقة هي...
أ. (1) و (2)
ب. (1) و (3)
ج. (2) و (3)
د. (2) و (4)
هـ. (3) و (4)
مناقشة
(1) A – B = متساوي الحجم، يعتمد الشغل على التغيرات في درجة الحرارة
نعم، هذه العملية متساوية الحجم (حجم ثابت). ومع ذلك، يبقى الحجم ثابتًا، لذا لا يُبذل شغل. يحدث الشغل عند حدوث تغير في الحجم. لذلك، هذه العبارة غير صحيحة.
(3) B – C = متساوي الضغط، يعتمد الشغل على التغيرات في الحجم
الضغط المتساوي = الضغط الثابت. يُشار إلى الضغط الثابت بخط مستقيم من النقطة B إلى النقطة C. في هذه العملية، يحدث تغير في حجم النظام، حيث يزداد حجمه. زيادة حجم النظام تعني أن النظام يبذل شغلاً على البيئة المحيطة.
(4) ج – أ = تحدث العملية بجهد من خارج النظام
في هذه العملية، ينخفض حجم النظام وينخفض ضغطه. انخفاض حجم النظام يعني أن البيئة تبذل شغلاً عليه، أي أن شغلاً يُبذل خارجياً.
الإجابة الصحيحة هي هـ.
قوانين الديناميكا الحرارية
١٩. انظر إلى الصورة! يخضع الغاز المثالي لعملية تغيير الضغط (P) إلى الحجم (V). الشغل الذي يبذله الغاز في هذه العملية هو...
أ. 20 جول
ب. 15 جول
ج. 10 جول
د. 5 جول
هـ. 4 جول
مناقشة
معروف :
الضغط الأولي (P)1) = 4 باسكال = 4 نيوتن/متر2
الضغط النهائي (P)2) = 6 باسكال = 6 نيوتن/متر2
الحجم الأولي (V)1) = 2 م3
المجلد الأخير (V)2) = 4 م3
سأل الشغل المبذول بواسطة الغاز (W)
جواب :
الشغل المبذول بواسطة الغاز = المساحة تحت المنحنى ab.
W = مساحة المثلث + مساحة المستطيل
W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = 2 + 8
W = 10 جول
الإجابة الصحيحة هي هـ.
20. يخضع غاز مثالي لعملية مغلقة A → B → C → A. في دورة، يقوم الغاز بعمل يعادل….
أ. -2,0 × 103 J
ب. −5,5 × 103 J
ج. −8,0 × 105 J
د. 2,0 × 106 J
هـ. 4,0 × 106 J
مناقشة
العمل (W) = مساحة المنحنى (مساحة المثلث داخل الخط المحدد بالسهم).
W = ½ (20-10)(6 × 105 - 2 × 105)
W = ½ (10)(4 × 105)
W = (5)(4 × 105)
W = 20 × 105 = 2 × 106 جول وحدة طاقة
الإجابة الصحيحة هي د.
مصدر السؤال:
أسئلة امتحان الفيزياء الوطني لطلاب المرحلة الثانوية العليا/المهنية
