Прыклады пытанняў па кінетычнай тэорыі газаў

19 прыкладаў кінетычнай тэорыі газаў

1. Ідэальны газ у замкнёным кантэйнеры спачатку мае ціск P і аб'ём V. Калі ціск газу павялічыць у 4 разы ад першапачатковага, а аб'ём газу застанецца пастаянным, суадносіны пачатковай кінетычнай энергіі і канчатковай кінетычнай энергіі газу будзе...
Абмеркаванне
Гэта вядома :
Пачатковы ціск (P₁) = P
Канчатковы ціск (P₂) = 4P
Пачатковы аб'ём (V₁) = V
Канчатковы аб'ём (V₂) = V
Спыталі Параўнанне пачатковай кінетычнай энергіі і канчатковай кінетычнай энергіі (EK)₁ : Э.К.₂)
Джаваб :
Суадносіны паміж ціскам (P), аб'ёмам (V) і кінетычнай энергіяй (EK) ідэальнага газу :
Параўнанне пачатковай кінетычнай энергіі і канчатковай кінетычнай энергіі :
2. Вызначце сярэднюю паступальную кінетычную энергію малекул газу пры тэмпературы 57^oC!
Абмеркаванне
Гэта вядома :
Тэмпература газу (T) = 57^oC + 273 = 330 Кельвінаў
Пастаянная Больцмана (k) = 1,38 x 10^23- Джоўль/Кельвін
Спыталі Сярэдняя паступальная кінетычная энергія
Джаваб :
Сувязь паміж кінетычная энергія і тэмпература газу :
Сярэдняя кінетычная энергія паступальнай трансляцыі :
3. Газ пры тэмпературы 27^oC знаходзіцца ў закрытым кантэйнеры. Каб павялічыць яго кінетычную энергію ўдвая ў параўнанні з першапачатковай кінетычнай энергіяй, газ трэба нагрэць да тэмпературы...
Абмеркаванне
Гэта вядома :
Пачатковая тэмпература (T₁) = 27^oC + 273 = 300 К
Пачатковая кінетычная энергія = EK
Канчатковая кінетычная энергія = 4 EK
Спыталі Канчатковая тэмпература (T₂)
Джаваб :
Канчатковая тэмпература газу складае 600 К або 327^oC.

4. Ідэальны газ знаходзіцца ў замкнёнай прасторы. Ідэальны газ награваецца да таго часу, пакуль сярэдняя хуткасць часціц газу не павялічыцца ў 3 разы ад пачатковай хуткасці. Калі пачатковая тэмпература газу 27^oC, тады канчатковая тэмпература ідэальнага газу будзе...
Абмеркаванне
Гэта вядома :
Пачатковая тэмпература = 27^oC + 273 = 300 Кельвінаў
Пачатковая хуткасць = v
Канчатковая хуткасць = 2v
Спыталі Канчатковая тэмпература ідэальнага газу
Джаваб :

Канчатковая сярэдняя хуткасць = 2 х Пачатковая сярэдняя хуткасць

5. Тры моля газу знаходзяцца ў пакоі аб'ёмам 36 літраў. Кожная малекула газу мае кінетычную энергію 5 х 10^-21 Джоўль. Універсальная газавая пастаянная = 8,315 Дж/моль·К і пастаянная Больцмана = 1,38 × 10^23- Дж/К. Вылічыце ціск газу ў пакоі!
Абмеркаванне
Гэта вядома :
Колькасць моляў (n) = 3 моль
Аб'ём = 36 літраў = 36 дм³ = 36 х 10^-3 m³
Пастаянная Больцмана (k) = 1,38 x 10^23- Дж/К
Кінетычная энергія (EK) = 5 x 10^-21 Джоўль
Універсальная газавая пастаянная (R) = 8,315 Дж/моль·К
Спыталі ціск газу (P)
Джаваб :
Разлічыце тэмпературу (T), выкарыстоўваючы формулу для кінетычнай энергіі газу і тэмпературы:

Разлічыце ціск газу, выкарыстоўваючы формулу закона ідэальнага газу (у колькасці моляў, n):

Ціск газу складае 1,67 х 10⁵ Паскаль або 1,67 атмасферы.

6. У закрытым сасудзе аб'ём газу павялічваецца ў 2 разы ад пачатковага аб'ёму (V_o = пачатковы аб'ём, P_o = пачатковы ціск), а тэмпература газу павялічваецца ў 4 разы ў параўнанні з пачатковай. Ціск газу становіцца...
А. П_o
Б. 2 П_o
C. 4 P_o
Д. 6 П_o
У. 8 П_o
Абмеркаванне
Вядома, што:
Пачатковы аб'ём газу (V₁) = V_o
Канчатковы аб'ём газу (V₂) = 2 В_o
Пачатковая тэмпература газу (T₁) = Т
Канчатковая тэмпература газу (T₂) = 4T
Пачатковы ціск газу (P₁) = P_o
Спыталі: Канчатковы ціск газу (P₂)
Адказ:

Правільны адказ — Б.

7. Пэўная колькасць ідэальнага газу падвяргаецца ізатэрмічнаму працэсу, у выніку чаго ціск у ім павялічваецца ў 2 разы, а затым аб'ём становіцца...
А. 4 разоў арыгінал
B. У 2 разоў больш арыгіналу
C. у ½ раза больш за арыгінал
D. у ¼ раза больш за арыгінал
Э. усё яшчэ
Абмеркаванне
Ізатэрмічны = пастаянная тэмпература
Вядома, што:
Пачатковы аб'ём газу (V₁) = V
Пачатковы ціск газу (P₁) = P
Канчатковы ціск газу (P₂) = 2P
Спыталі: Канчатковы аб'ём газу (V₂)
Адказ:
P₁ V₁ = Р₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ В
Правільны адказ — С.

8. У закрытым сасудзе аб'ём газу павялічваецца ў 2 разы ад пачатковага аб'ёму (V_o = пачатковы аб'ём, P_o = пачатковы ціск), а тэмпература газу павялічваецца ў 4 разы ў параўнанні з пачатковай. Ціск газу становіцца...

А. П_o
Б. 2 П_o
C. 4 P_o
Д. 6 П_o
У. 8 П_o

Абмеркаванне
Гэта вядома :
Пачатковы аб'ём газу (V₁) = V_o
Канчатковы аб'ём газу (V₂) = 2В_o
Пачатковая тэмпература газу (T₁) = Т
Канчатковая тэмпература газу (T₂) = 4T
Пачатковы ціск газу (P₁) = P_o
Спыталі Канчатковы ціск газу (P₂)
Джаваб :
Правільны адказ — Б.

9. Пэўная колькасць ідэальнага газу падвяргаецца ізатэрмічнаму працэсу, у выніку чаго ціск у ім павялічваецца ў 2 разы, а затым аб'ём становіцца...

А. 4 разоў арыгінал
B. У 2 разоў больш арыгіналу
C. у ½ раза больш за арыгінал
D. у ¼ раза больш за арыгінал
Э. усё яшчэ

Абмеркаванне
Ізатэрмічны = пастаянная тэмпература
Гэта вядома :
Пачатковы аб'ём газу (V₁) = V
Пачатковы ціск газу (P₁) = P
Канчатковы ціск газу (P₂) = 2P
Спыталі Канчатковы аб'ём газу (V₂)
Джаваб :
P₁ V₁ = Р₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ В
Правільны адказ — С.

10. Ідэальны ціск газу ў замкнёнай прасторы ля сценкі трубы фармулюецца як:

P= ^2N/_3V EK

P = ціск (Па)

N = колькасць малекул (часціц) газу

V = аб'ём газу

EK = сярэдняя кінетычная энергія малекул (Дж).

Правільнае сцвярджэнне адносна прыведзенай вышэй фармулёўкі…

А. Ціск газу на сценку залежыць ад колькасці малекул на адзінку аб'ёму.

Б. Кінетычная энергія газу не залежыць ад ціску, які малекулы аказваюць на сценкі.

C. Аб'ём газу ў цыліндры не змяняецца, калі змяняецца ціск газу.

D. Колькасць малекул газу памяншаецца, таму кінетычная энергія малекул павялічыцца.

E. Аб'ём газу павялічваецца, таму павялічваецца і колькасць малекул газу.

Абмеркаванне

Камера зачынена, таму, нават калі ціск газу змяняецца, аб'ём газу ў трубцы не змяняецца.

Правільны адказ — С.

11. Ціск ідэальнага газу ў замкнёнай прасторы адносна сценак трубкі фармулюецца як P = (2N / 3V) EK. P = ціск (Па), N = колькасць малекул (часціц) газу, а EK — сярэдняя кінетычная энергія малекул (Дж). Зыходзячы з гэтага ўраўнення, правільнае сцвярджэнне...

А. Ціск газу на сценку залежыць ад сярэдняй кінетычнай энергіі малекул.

Б. Кінетычная энергія газу залежыць ад ціску, які малекулы аказваюць на сценкі.

C. Тэмпература газу ў трубцы зменіцца, калі зменіцца ціск газу.

Г. Калі колькасць малекул газу памяншаецца, аб'ём кінетычнай энергіі малекул памяншаецца.

E. Калі аб'ём газу павялічваецца, ціск газу памяншаецца.

Абмеркаванне

Вядома, што:

Формула ціску: P = (2N / 3V) EK

P = ціск

N = колькасць малекул газавых часціц

V = аб'ём газу

EK = сярэдняя кінетычная энергія

P прама прапарцыянальна N і EK

P адваротна прапарцыянальна V

N прама прапарцыянальна аб'ёму

N адваротна прапарцыянальна EK

Спыталі: Правільнае сцвярджэнне

Адказ:

А няправільнае, бо, згодна з прыведзенай вышэй формулай, ціск газу (P) залежыць ад кінетычнай энергіі, а не ад сярэдняй кінетычнай энергіі.

B няправільна, бо ціск залежыць ад кінетычнай энергіі газу, а не наадварот.

C няправільнае, бо, згодна з прыведзенай вышэй формулай, тэмпература не залежыць ад ціску.

D няправільнае, таму што N адваротна прапарцыянальна EK, гэта значыць, калі N вялікае, то і EK таксама вялікае.

Лічба E правільная, таму што ціск (P) адваротна прапарцыйны аб'ёму (V).

Правільны адказ — Э.

12. Калі ідэальны газ у пасудзіне сціскаецца (пад ціскам), газ будзе адчуваць…

А. Зніжэнне хуткасці часціц

B. Зніжэнне тэмпературы

C. Павышэнне тэмпературы

D. Даданне часціц газу

E. Зніжэнне колькасці газавых часціц

Абмеркаванне

Закон ідэальнага газу (у молях) :

PV = nRT

Закон ідэальнага газу (па колькасці малекул) :

PV = NkT

Сувязь паміж кінетычнай энергіяй і тэмпературай газу :

EK = 3/2 kT

інфармацыя:

P = ціск, V = аб'ём, T = тэмпература, n = колькасць моляў, N = колькасць малекул, R = універсальная газавая пастаянная, k = пастаянная Больцмана

Зыходзячы з трох вышэйзгаданых формул, можна зрабіць наступныя высновы:

– Калі газ сціскаецца, аб'ём (V) газу памяншаецца.

– Калі аб’ём (V) газу памяншаецца, ціск (P) газу павялічваецца, а тэмпература (T) газу павялічваецца.

– Пакой замкнёны (V пастаянны), таму колькасць моляў газу (n) і колькасць часціц газу (N) не змяняюцца.

– Калі тэмпература (T) газу павялічваецца, кінетычная энергія (EK) газу павялічваецца. Калі кінетычная энергія газу павялічваецца, хуткасць руху часціц газу павялічваецца (EK = ½ мВ)², v = хуткасць).

Правільны адказ — С.

13. Некаторая колькасць ідэальнага газу ў замкнёнай трубцы награваецца ізахарычна, так што яго тэмпература павышаецца ў чатыры разы ад першапачатковай тэмпературы. Сярэдняя кінетычная энергія малекул ідэальнага газу роўная…

А. У ¼ раза больш за арыгінал

B. у ½ раза больш за арыгінал

C. Тое ж самае, што і раней

D. яшчэ 2 разы

E. 4 разы арыгінал

Абмеркаванне

Ізахарычны = пастаянны аб'ём

Суадносіны паміж сярэдняй кінетычнай энергіяй (EK) і тэмпературай (T) газу выражаюцца наступным ураўненнем:

EK = 3/2 kT

Апісанне: EK = кінетычная энергія, T = тэмпература, 3/2 = пастаянная, k = пастаянная Больцмана.

Зыходзячы з гэтай формулы, відаць, што кінетычная энергія прама прапарцыйная тэмпературы. Такім чынам, чым вышэйшая тэмпература, тым большая кінетычная энергія. Калі тэмпературу павялічыць у чатыры разы, кінетычная энергія таксама павялічыцца ў чатыры разы.

Правільны адказ — Э.

14. Ідэальны газ з ціскам P і аб'ёмам V у замкнёнай прасторы. Калі ціск газу ў прасторы знізіцца да 1/4 ад яго першапачатковага значэння пры пастаянным аб'ёме, то суадносіны кінетычнай энергіі да і пасля зніжэння ціску будзе…

А. 1:4

Б. 1:2

C. 2:1

Д. 4:1

Э. 5:1

Абмеркаванне

Гэта вядома :

Пачатковы аб'ём = V

Канчатковы аб'ём = V

Пачатковы ціск газу = P

Канчатковы ціск газу = ¼ P

Спыталі параўнанне пачатковай кінетычнай энергіі і канчатковай кінетычнай энергіі (EK)₁ : Э.К.₂)

Джаваб :

Суадносіны паміж ціскам (P), аб'ёмам (V) і кінетычнай энергіяй (EK) газу:

Параўнанне пачатковай кінетычнай энергіі і канчатковай кінетычнай энергіі:

Правільны адказ — Д.

15. Тэмпература ідэальнага газу ў трубцы фармулюецца як EK = 3/2 kT, дзе T — гэта абсалютная тэмпература, а EK — сярэдняя кінетычная энергія малекул газу. Зыходзячы з прыведзенага вышэй ураўнення…

А. Чым вышэйшая тэмпература газу, тым меншая яго кінетычная энергія.

Б. Чым вышэйшая тэмпература газу, тым павольней рухаюцца часціцы газу.

C. Чым вышэйшая тэмпература газу, тым хутчэй рухаюцца часціцы газу.

D. Тэмпература газу адваротна прапарцыйная кінетычнай энергіі газу

E. Тэмпература газу не ўплывае на рух часціц газу.

Абмеркаванне

Зыходзячы з прыведзенай вышэй формулы, тэмпература прама прапарцыйная кінетычнай энергіі. Чым вышэй тэмпература, тым большая кінетычная энергія. Кінетычная энергія прапарцыйная хуткасці руху часціц газу (EK = ½ мВ).², дзе EK = кінетычная энергія, v = хуткасць). Чым большая кінетычная энергія, тым хутчэй рухаюцца часціцы газу.

Правільны адказ — С.

7. Фактары, якія ўплываюць на кінетычную энергію газу ў замкнёнай прасторы:

(1) ціск

(2) аб'ём

(3) тэмпература

(4) тыпы рэчываў

Правільнае сцвярджэнне….

А. (1) і (2)

Б. (1) і (3)

С. (1) і (4)

толькі D. (2)

толькі E. (3)

Абмеркаванне

Прастора замкнёная, таму аб'ём газу пастаянны, аб'ём газу не ўплывае на кінетычную энергію.

Правільны адказ — Б.

16. Звярніце ўвагу на наступнае сцвярджэнне!

(1) Колькасць газавых часціц павялічваецца

(2) Колькасць радзімак змяншаецца

(3) Тэмпература павышаецца

(4) Павялічаны аб'ём

Фактары, якія могуць павялічыць ціск газу ў замкнёнай прасторы, пазначаны лічбамі…

Абмеркаванне

Раўнанне для ціску газу ў замкнёнай прасторы:

інфармацыя:

P = ціск, N = колькасць малекул газу, m = маса, v = сярэдняя хуткасць малекул, V = аб'ём кантэйнера, n = колькасць моляў.

Зыходзячы з прыведзенага вышэй ураўнення,

Калі колькасць часціц газу (N) павялічваецца, ціск газу (P) павялічваецца.

Калі колькасць моляў (n) памяншаецца, то ціск газу (P) памяншаецца.

Калі тэмпература (T) павялічваецца, то ціск газу (P) павялічваецца.

Калі аб'ём (V) павялічваецца, ціск газу (P) памяншаецца.

Такім чынам, фактары, якія могуць павялічыць ціск газу ў замкнёнай прасторы, — гэта 1 і 3.

17. Калі аргон знаходзіцца ў замкнёным памяшканні, тэмпература змяняецца ў 2 разы ад пачатковай, то хуткасць руху часціц аргону змяняецца ў... разы ад пачатковай.

Абмеркаванне

Вядома:

Пачатковая тэмпература = T

Канчатковая тэмпература = 2T

Пачатковая хуткасць = v

Спыталі: Канчатковая хуткасць = ….v

Адказ:

Формула для сувязі паміж хуткасцю, сярэдняй кінетычнай энергіяй і тэмпературай газу:

інфармацыя:

v = хуткасць, k = пастаянная Больцмана, T = тэмпература, m = маса

Пачатковая хуткасць:

Дапусцім, k = 1, T = 1 і m = 1.

Калі канчатковая тэмпература = 2, то канчатковая хуткасць роўная:

Канчатковая хуткасць = √2, памножаная на зыходную.

18. Колькасць аднаатамнага ідэальнага газу спачатку мае ціск 120 кПа. Затым газ награваецца пры пастаянным ціску, так што ён пашыраецца. Выкажам здагадку, што універсальная газавая пастаянная выражаецца як R Дж·моль^-1.K^-1Калі ў працэсе тэмпература газу павышаецца да 38,4/R Кельвіна, а работа на кмоль, якую выконвае газ пры пашырэнні, складае 8,4 Дж, то пачатковы аб'ём газу на кмоль роўны…

А. 210 куб.см

B. 225 куб.см

Каля 235 куб.см

D. 240 куб.см

E. 250 куб.см

Абмеркаванне

Вядома:

Ціск (P) = 120 кПа = 120 000 Паскаляў

Універсальная газавая пастаянная = R

Тэмпература (T) = 38,4/R

Праца (Вт) на кіламоль = 8,4 джоўля

Спыталі: Пачатковы аб'ём (V₁) на кіламоль

Адказ:

Вылічыце канчатковы аб'ём (V₂):

ПВ₂ = n RT

120 000 (В₂) = R (38,4/R)

120 000 (В₂) = 38,4

V₂ = 38,4 / 120 000

V₂ = 0,00032

V₂ = 0,32 х 10^-3 m³/кмоль

V₂ = 0,32 х 10^-3 х 10⁶ cm³/кмоль

V₂ = 0,32 х 10³ cm³/кмоль

V₂ = 320 см³/кмоль

V₂ = 320 куб.см/кмоль

Вылічыце пачатковы аб'ём (V₁):

W = P (V₂ - У₁)

8,4 = 120 х 10³ (0,32 х 10^-3 - У₁)

8,4 = 120 х 10³ х 0,32 х 10^-3 – (120 х 10³ V₁)

8,4 = 120 х 0,32 – (120 х 10³ V₁)

8,4 = 38,4 – (120 х 10³ V₁)

(120 х 10³ V₁) = 38,4 – 8,4

(120 х 10³ V₁) = 30

V₁ = 30 / (120 х 10³)

V₁ = 0,25 х 10^-3 m³

V₁ = 0,25 х 10^-3 х 10⁶ cm³

V₁ = 0,25 х 10³ cm³

V₁ = 250 см³

V₁ = 250 куб.см

Правільны адказ — Э.

19. Аргон можна лічыць ідэальным газам. Пачаткова газ мае ўнутраную энергію E.₁ і тэмпература T₁Газ выконвае працу W, вызваляючы энергію коштам Q, а канчатковы стан унутранай энергіі — E._f і тэмпература T_fВелічыня змены энергіі паказана на малюнку вышэй. Які вынік гэтага працэсу?

А. Газ падвяргаецца ізабарнаму і Т-працэсам_f < Т_i

B. Газ падвяргаецца адыябатычнаму працэсу і T_f < Т_i

C. Газ падвяргаецца ізахарычнаму і Т-працэсам_f < Т_i

D. Газ падвяргаецца ізатэрмічнаму працэсу і T_f = Т_i

E. Газ падвяргаецца ізахарычнаму і Т-працэсам_f = Т_i

Абмеркаванне

Зыходзячы з выявы, пачатковая энергія (E_i) і канчатковая энергія (E_f) не змяняецца, іншымі словамі, змяненне унутраная энергія каштуе нуль. Формула для змены ўнутранай энергіі: ΔU = 3/2 N k ΔT

Зыходзячы з гэтай формулы, калі змяненне унутраная энергія нуль (ΔU=0), то змяненне тэмпературы таксама роўна нулю (ΔT=0). Нулявое змяненне тэмпературы азначае, што тэмпература не змяняецца. Калі тэмпература не змяняецца, то ў газе адбываецца ізатэрмічны працэс.

Правільны адказ — Д.

Крыніца пытання:

Пытанні па фізіцы для нацыянальных экзаменаў у старшай школе/прафесійна-тэхнічнай школе