Прыклады пытанняў па тэрмадынаміцы

20 прыкладаў пытанняў па тэрмадынаміцы

Тэрмадынамічны працэс

1. У тэрмадынаміцы ідэальны газ перажывае ізатэрмічны працэс, калі…

А. змены ў газавым стане, тэмпература заўсёды застаецца пастаяннай

Б. усе малекулы рухаюцца з рознай хуткасцю

C. Усе газавыя станы заўсёды змяняюць тэмпературу

D. пры высокіх тэмпературах хуткасць малекул вышэйшая

E. ціск і аб'ём газу не змяняюцца

Абмеркаванне

Ізатэрмічны або ізатэрмічны азначае пастаянную тэмпературу.

Правільны адказ — А.

2. Усе ідэальныя газы падвяргаюцца ізахарычнаму працэсу, таму...

А. усе малекулы маюць аднолькавую хуткасць

Б. пры высокіх тэмпературах сярэдняя хуткасць малекул большая

Ціск газу C. застаецца пастаянным

D. газ будзе выканаць працу

Э. не мае ўнутранай энергіі

Абмеркаванне

Ізахарычны = пастаянны аб'ём.

Правільны адказ — Б.

3. Правільнае сцвярджэнне адносна тэрмадынамічных працэсаў…

А. Ізабарны - гэта працэс змены газу пры пастаянным ціску.

Б. Ізабарны — гэта працэс змены газу пры пастаяннай тэмпературы.

C. Ізахарычны — гэта працэс змены газу пры пастаянным ціску.

D. ізатэрма — гэта працэс змены газу пры пастаянным аб'ёме.

E. Ізахарычны — гэта працэс змены газу пры пастаяннай тэмпературы.

Абмеркаванне

Ізабарны = пастаянны ціск

Ізахарычны = пастаянны аб'ём

Ізатэрмічны = пастаянная тэмпература

Правільны адказ — А.

Першы закон тэрмадынамікі

4. З графіка PV ніжэй відаць, што колькасць працы газу ў працэсах I і II прапарцыйная...

А. 4:3

Б. 3:4

C. 2:3

Д. 1:2

Э. 1:1

Абмеркаванне

Вядома, што:

Працэс 1:

Ціск (P) = 20 Н/м²

Пачатковы аб'ём (V₁) = 10 літраў = 10 дм³ = 10 х 10^-3 m³

Канчатковы аб'ём (V₂) = 40 літраў = 40 дм³ = 40 х 10^-3 m³

Працэс 2:

Ціск (P) = 15 Н/м²

Пачатковы аб'ём (V₁) = 20 літраў = 20 дм³ = 20 х 10^-3 m³

Канчатковы аб'ём (V₂) = 60 літраў = 60 дм³ = 60 х 10^-3 m³

Спыталі:

Адказ:

Газавая праца ў працэсе I:

W = P ΔV = P (V₂–V₁) = (20)(40-10)(10^-3 m³) = (20)(30)(10^-3 m³) = (600)(10^-3 m³) = 0,6 м³

Газавая праца ў працэсе II:

W = P ΔV = P (V₂–V₁) = (15)(60-20)(10^-3 m³) = (15)(40)(10^-3 m³) = (600)(10^-3 m³) = 0,6 м³

Параўнанне працы газу ў працэсах I і II:

0,6 м³ : 0,6 м³

1: 1

Правільны адказ — Э.

5. З графіка P – V вынікае, што колькасць працы газу ў працэсах I і II прапарцыйная...

А. 4:3

Б. 3:4

C. 2:3

Д. 1:2

Э. 1:1

Абмеркаванне

Вядома, што:

Працэс I:

Ціск (P) = 20 Паскаль

Том 1 (V₁) = 10 літры

Том 2 (V₂) = 40 літры

Працэс II:

Ціск (P) = 15 Паскаль

Том 1 (V₁) = 20 літры

Том 2 (V₂) = 60 літры

Спыталі: Параўнанне працы газу ў працэсах I і II

Адказ:

Тэрмінальны працэс, заснаваны на графіцы вышэй, з'яўляецца ізабарным працэсам (пастаянны ціск).

Работа, выкананая газам у працэсе I:

W = P (V₂ - У₁)

W = (20)(40 – 10)

W = (20)(30)

Ш = 600

Работа, выкананая газам у працэсе II:

W = P (V₂ - У₁)

W = (15)(60 – 20)

W = (15)(40)

Ш = 600

Параўнанне працы газу ў працэсах I і II:

600: 600

1: 1

Правільны адказ — Э.

6. Гелій награваецца ў адпаведнасці з графікам PV ніжэй. Работа, якую выконвае гелій у працэсе AB, складае...

А. 15 джоўль

B. 10 джоўляў

C. 8 джоўлі

D. 4 джоўляў

E. 2 джоўляў

Абмеркаванне

Гэта вядома :

Ціск (P) = 2 х 10⁵ Н / м² = 2 х 10⁵ паскаль

Пачатковы аб'ём (V₁) = 5 см³ = 5 х 10^-6 m³

Канчатковы аб'ём (V₂) = 15 см³ = 15 х 10^-6 m³

Спыталі Работа, выкананая газам у працэсе AB

Джаваб :

W = ∆P ∆V

W = P (V₂ - У₁)

W = (2 х 10⁵)(15 х 10^-6 - 5 х 10^-6)

W = (2 х 10⁵)(10 х 10^-6) = (2 х 10⁵)(1 х 10^-5)

Вт = 2 джоўляў

Правільны адказ — Э.

7. Паглядзіце на малюнак! Ідэальны газ змяняе ціск (P) у залежнасці ад аб'ёму (V). Работа, якую выконвае газ у гэтым працэсе, роўная…

А. 20 джоўляў

B. 15 джоўляў

C. 10 джоўляў

D. 5 джоўлі

Э. 4 джоўляў

Абмеркаванне

Гэта вядома :

Пачатковы ціск (P₁) = 4 Па ​​= 4 Н/м²

Канчатковы ціск (P₂) = 6 Па ​​= 6 Н/м²

Пачатковы аб'ём (V₁) = 2 м³

Канчатковы аб'ём (V₂) = 4 м³

Спыталі Работа, выкананая газам (Вт)

Джаваб :

Работа, выкананая газам, = плошча пад крывой ab.

W = плошча трохвугольніка + плошча прамавугольніка

П = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)

W = ½ (2)(2) + 4(2)

W = 2 + 8

Вт = 10 джоўляў

Правільны адказ — Э.

8. Ідэальны газ праходзіць замкнёны працэс A → B → C → A. У цыкле газ выконвае працу, роўную….

A. -2,0 х 10³ J

B. -5,5 х 10³ J

C. -8,0 х 10⁵ J

D. 2,0 х 10⁶ J

E. 4,0 х 10⁶ J

Абмеркаванне

Праца (W) = плошча крывой (плошча трыкутніка ўнутры лініі, пазначанай стрэлкай).

W = ½ (20-10)(6 x 10⁵ - 2 х 10⁵)

W = ½ (10)(4 x 10⁵)

W = (5)(4 х 10⁵)

Ш = 20 х 10⁵ = 2 х 10⁶ Джоўль

Правільны адказ — Д.

Цеплавы рухавік

9. Рухавік паглынае 2.000 джоўляў цяпла з высокатэмпературнага рэзервуара і адводзіць 1.200 джоўляў у нізкатэмпературны рэзервуар. ККД рухавіка складае ….

А. 80%

Б. 75%

С. 60%

D. 50%

E. 40%

Абмеркаванне

Вядома, што:

Паглынутая цяпло (Q_H) = 2000 джоўляў

Вылучаная цяпло (Q_L) = 1200 джоўляў

Работа, выкананая машынай (Вт) = 2000 – 1200 = 800 джоўляў

Спыталі ККД цеплавога рухавіка (e)

Джаваб :

Формула для вызначэння эфектыўнасці цеплавой машыны:

e = W / Q_H = 800/2000 = 0,4 х 100% = 40%

Правільны адказ — Э.

Рухавік Карно

10. ККД рухавіка Карно, цыкл якога паглынае цяпло пры тэмпературы 960 К і аддае цяпло пры тэмпературы 576 К, складае...

А. 40%

Б. 50%

С. 56%

D. 60%

E. 80%

Абмеркаванне

Гэта вядома :

Высокая тэмпература (T_H) = 960 К

Нізкая тэмпература (T_L) = 576 К

Спыталі ККД рухавіка Карно (e)

Джаваб :

ККД рухавіка Карно складае 0,4 х 100% = 40%

Правільны адказ — А.

11. На графіку PV рухавіка Карно ніжэй Вт = 6.000 джоўляў. Колькасць цяпла, якая вылучаецца рухавіком за цыкл, складае…

А. 2.250 джоўляў

B. 3.000 джоўляў

C. 3.750 джоўлі

D. 6.000 джоўляў

E. 9.600 джоўляў

Абмеркаванне

Вядома, што:

Праца (Вт) = 6000 джоўляў

Высокая тэмпература (T_H) = 800 Кельвінаў

Нізкая тэмпература (T_L) = 300 Кельвінаў

Спыталі: Q

Адказ:

ККД ідэальнай цеплавой машыны (рухавіка Карно):

Цяпло, якое паглынае рухавік Карно:

W = e Q₁

6000 = (0,625) Q₁

Q₁ = 6000/0,625

Q₁ = 9600

Цяпло, якое вылучаецца рухавіком Карно:

Q₂ =Q₁ - Ш

Q₂ = 9600 6000 – XNUMX XNUMX

Q₂ = 3600 джоўлі

Правільнага адказу няма.

12. Рухавік Карно з ККД 40% выкарыстоўвае гарачы рэзервуар пры тэмпературы 727°C. Вызначце тэмпературу халоднага рэзервуара!

А. 327°C

Б. 357°C

400°C

D. 600°C

Усходняя тэмпература 627°C

Абмеркаванне

Вядома, што:

ККД (e) = 40% = 40/100 = 0,4

Высокая тэмпература (T_H) = 727^oC + 273 = 1000 К

Спыталі: Вызначце тэмпературу халоднага рэзервуара

Адказ:

Тэмпература вадасховішча складае 600–273 = 327^oC

Правільны адказ — А.

13. Графік P-V рухавіка Карно выглядае наступным чынам! Калі рухавік паглынае 800 Дж цяпла, то выкананая работа складае…

А. 760 400 Дж

Б. 750 000 Дж

Каля 668 000 Дж

D. 600 000 Дж

Э. 540 000 Дж

Абмеркаванне

Вядома, што:

Высокая тэмпература (T_H) = 600 Кельвінаў

Нізкая тэмпература (T_L) = 250 Кельвінаў

Паглынутая цяпло (Q₁) = 800 джоўляў

Спыталі: Бізнес (W)

Адказ:

ККД ідэальнай цеплавой машыны (рухавіка Карно):

Прыкладзеныя намаганні:

W = e Q₁

W = (7/12)(800 джоўляў)

Вт = 466,7 джоўляў

Правільны адказ — Д.

14. Рухавік Карно працуе пры высокай тэмпературы 600 К, выконваючы механічную працу. Калі рухавік паглынае 600 Дж цяпла пры нізкай тэмпературы 400 К, то вырабленая праца складае….

А. 760 400 Дж

Б. 750 000 Дж

Каля 668 000 Дж

D. 600 000 Дж

Э. 540 000 Дж

Абмеркаванне

Гэта вядома :

Нізкая тэмпература (T_L) = 400 К

Высокая тэмпература (T_H) = 600 К

Паглынутая цяпло (Q₁) = 600 джоўляў

Спыталі Работа, выкананая рухавіком Карно (Вт)

Джаваб :

ККД ідэальнай цеплавой машыны (рухавіка Карно):

Работа, якую выконвае рухавік Карно:

W = e Q₁

W = (1/3)(600) = 200 джоўляў

Правільны адказ — Э.

Кінетычная тэорыя газаў і тэрмадынаміка

15. У балоне знаходзіцца ідэальны газ аб'ёмам 4 літры, тэмпература якога складае 27...^oC і ціску 3 атм (1 атм = 10⁵ Nm^-2Газ награваецца пры пастаянным ціску да тэмпературы 87^oC. Цеплаёмістасць газу складае 9 ДжК^-1 Канчатковы аб'ём газу і змена ўнутранай энергіі газу адпаведна…

А. 4,2 літра, ΔU = 200 джоўляў

Б. 4,4 літра, ΔU = 240 джоўляў

C. 4,6 літра, ΔU = 280 джоўляў

D. 4,8 літра, ΔU = 300 джоўляў

E. 4,8 літра, ΔU = 360 джоўляў

Абмеркаванне

Ізабарны працэс (пастаянны ціск)

Вядома, што:

Пачатковы аб'ём ідэальнага газу (V₁) = 4 літры

Пачатковая тэмпература ідэальнага газу (T₁) = 27^oC + 273 = 300 К

Канчатковая тэмпература ідэальнага газу (T₂) = 87^oC + 273 = 360 К

Ідэальны ціск газу (P) = 3 атм = 3 x 10⁵ Nm^-2

Цеплаёмістасць газу (Кл) = 9 ДжК^-1

Спыталі: Канчатковы аб'ём газу (V₂) і Змена энергіі ў газе (ΔU)

Адказ:

Вылічыце канчатковы аб'ём, выкарыстоўваючы формулу законаэм Чарльз (ізабарны або працэс пастаяннага ціску):

Змена гучнасці:

1 літр = 0,001 м³

Пачатковы аб'ём (V₁) = 4 (0,001 м³) = 0,004 м³

Канчатковы аб'ём (V₂) = 4,8 (0,001 м³) = 0,0048 м³

Змяніць vолум (ΔV) = V₂ - У₁ = 0,0048 м³ - 0,004 м³ = 0,008 м³.

Змены тэмпературы:

Змены тэмпературы (ΔT) = T₂ - T₁ = 360 К – 300 К = 60 К

Вылічыце змяненне ўнутранай энергіі (ΔU) ідэальнага газу, выкарыстоўваючы формулу для першага закона тэрмадынамікі:

ΔU = Q – W

Апісанне: ΔU = змена ўнутранай энергіі, Q = цяпло, W = праца.

Вылічыце працу (Вт) пры пастаянным ціску:

W = P ΔV = (3 x 10⁵)(0,0008) = (3 х 10¹)(8) = (30)(8) = 240 джоўляў

Разлічыце цеплатворнасць (Q) па формуле цеплаёмістасці (C):

C = Q / ΔT

Q = (C)(ΔT) = (9)(60) = 540 Джоўляў

Вылічыце змяненне ўнутранай энергіі:

ΔU = Q – W = 540 джоўляў – 240 джоўляў = 300 джоўляў.

Правільны адказ — Д.

16. У балоне знаходзіцца 6 літраў ідэальнага газу пад ціскам 2 атм (1 атм = 10⁵ Nm^-2), тэмпература 27^oC. Газ награваецца да тэмпературы 77^oC пры пастаянным ціску. Калі цеплаёмістасць газу роўная 5 ДжК^-1, канчатковы аб'ём і змена ўнутранай энергіі газу адпаведна….

А. 8 літраў; ΔU = 250 джоўляў

Б. 8 літраў; ΔU = 200 джоўляў

C. 7 літраў; ΔU = 100 джоўляў

D. 7 літраў; ΔU = 50 джоўляў

E. 7 літраў; ΔU = 20 джоўляў

Абмеркаванне

Ізабарны працэс (пастаянны ціск)

Вядома, што:

Пачатковы аб'ём ідэальнага газу (V₁) = 6 літры

Пачатковая тэмпература ідэальнага газу (T₁) = 27^oC + 273 = 300 К

Канчатковая тэмпература ідэальнага газу (T₂) = 77^oC + 273 = 350 К

Ідэальны ціск газу (P) = 2 атм = 2 x 10⁵ Nm^-2

Цеплаёмістасць газу (Кл) = 5 ДжК^-1

Спыталі: Канчатковы аб'ём газу (V₂) і Змена энергіі ў газе (ΔU)

Адказ:

Вылічыце канчатковы аб'ём, выкарыстоўваючы формулу законаэм Чарльз (ізабарны або працэс пастаяннага ціску):

Змена гучнасці:

1 літр = 0,001 м³

Пачатковы аб'ём (V₁) = 6 (0,001 м³) = 0,006 м³

Vканчатковы аб'ём (V₂) = 7 (0,001 м³) = 0,007 м³

Змена аб'ёму (ΔV) = V₂ - У₁ = 0,007 м³ - 0,006 м³ = 0,001 м³.

Змены тэмпературы:

Змены тэмпературы (ΔT) = T₂ - T₁ = 350 К – 300 К = 50 К

Вылічыце змяненне ўнутранай энергіі (ΔU) ідэальнага газу, выкарыстоўваючы формулу для першага закона тэрмадынамікі:

ΔU = Q – W

Апісанне: ΔU = змена ўнутранай энергіі, Q = цяпло, W = праца.

Вылічыце працу (Вт) пры пастаянным ціску:

W = P ΔV = (2 x 10⁵)(0,001) = (2 х 10²)(1) = (200)(1) = 200 джоўляў

Разлічыце цеплатворнасць (Q) па формуле цеплаёмістасці (C):

C = Q / ΔT

Q = (C)(ΔT) = (5)(50) = 250 Джоўляў

Вылічыце змяненне ўнутранай энергіі:

ΔU = Q – W = 250 джоўляў – 200 джоўляў = 50 джоўляў.

Правільны адказ — Д.

Тэрмадынамічны працэс

17. Звярніце ўвагу на графік збоку і наступныя сцвярджэнні!

(1) Працэс AB з'яўляецца ізабарным, і W = P (V₂ - У₁)

(2) Працэс BC з'яўляецца адыябатычным, і ΔU = Q

(3) Працэс BC з'яўляецца ізахарычным, і ΔU = Q

(4) Працэс CA з'яўляецца ізатэрмічным, і сістэма паглынае цяпло.

Правільнае сцвярджэнне…

А. (1) і (3)

Б. (1) і (4)

С. (2) і (3)

Г. (2) і (4)

E. (3) і (4)

Абмеркаванне

(1) Працэс AB з'яўляецца ізабарным, і W = P (V₂ - У₁)

Ізабарны = пастаянны ціск. Пастаянны ціск пазначаецца прамой лініяй уздоўж лініі P.₁ ад А да Б. У гэтым працэсе ціск застаецца пастаянным, але адбываецца змяненне аб'ёму пры павелічэнні аб'ёму. Калі аб'ём павялічваецца, то сістэма выконвае працу над навакольным асяроддзем, дзе колькасць працы (W) з'яўляецца вынікам памнажэння ціску (P) на змяненне аб'ёму (ΔU).

(3) Працэс BC з'яўляецца ізахарычным, і ΔU = Q

Ізахарычны = пастаянны аб'ём. Пастаянны аб'ём пазначаны прамой лініяй уздоўж V.₂ ад B да C. У гэтым працэсе аб'ём застаецца пастаянным, але адбываецца змяненне ціску пры павелічэнні ціску. Аб'ём пастаянны, таму працы не выконваецца, дзе W = 0. Формула для першага закона тэрмадынамікі выглядае наступным чынам: ΔU = Q – W, ​​дзе ΔU = змена ўнутранай энергіі, Q = цяпло і W = праца. Калі працы няма, то W = 0, таму ΔU = Q.

Правільны адказ — А.

18. Паглядзіце на наступны графік тэрмадынамічнага цыклу!

З наступнага сцвярджэння:

(1) A – B = ізахарычна, работа залежыць ад змены тэмпературы

(2) B – C = адыябатычны, без цеплаабмену

(3) B – C = ізабарная, праца залежыць ад змены аб'ёму

(4) C – A = працэс адбываецца з намаганнямі звонку сістэмы

Праўда ў тым, што…

А. (1) і (2)

Б. (1) і (3)

С. (2) і (3)

Г. (2) і (4)

E. (3) і (4)

Абмеркаванне

(1) A – B = ізахарычна, работа залежыць ад змены тэмпературы

Так, гэты працэс ізахарычны (пастаянны аб'ём). Аднак аб'ём застаецца пастаянным, таму праца не выконваецца. Работа выконваецца пры змене аб'ёму. Такім чынам, гэта сцвярджэнне няправільнае.

(3) B – C = ізабарная, праца залежыць ад змены аб'ёму

Ізабарны = пастаянны ціск. Пастаянны ціск пазначаецца прамой лініяй ад B да C. У гэтым працэсе адбываецца змяненне аб'ёму сістэмы, прычым аб'ём сістэмы павялічваецца. Павелічэнне аб'ёму сістэмы азначае, што сістэма выконвае працу над навакольным асяроддзем.

(4) C – A = працэс адбываецца з намаганнямі звонку сістэмы

У гэтым працэсе аб'ём сістэмы памяншаецца, і ціск у сістэме памяншаецца. Змяншэнне аб'ёму сістэмы азначае, што навакольнае асяроддзе выконвае працу над сістэмай. Іншымі словамі, работа выконваецца звонку.

Правільны адказ — Э.

Законы тэрмадынамікі

19. Паглядзіце на малюнак! Ідэальны газ падвяргаецца працэсу змены ціску (P) у аб'ём (V). Работа, якую выконвае газ у гэтым працэсе, роўная…
А. 20 джоўляў
B. 15 джоўляў
C. 10 джоўляў
D. 5 джоўлі
Э. 4 джоўляў
Абмеркаванне
Гэта вядома :
Пачатковы ціск (P₁) = 4 Па ​​= 4 Н/м²
Канчатковы ціск (P₂) = 6 Па ​​= 6 Н/м²
Пачатковы аб'ём (V₁) = 2 м³
Канчатковы аб'ём (V₂) = 4 м³
Спыталі Работа, выкананая газам (Вт)
Джаваб :
Работа, выкананая газам, = плошча пад крывой ab.
W = плошча трохвугольніка + плошча прамавугольніка
П = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = 2 + 8
Вт = 10 джоўляў
Правільны адказ — Э.

20. Ідэальны газ праходзіць замкнёны працэс A → B → C → A. У цыкле газ выконвае працу, роўную….
А. −2,0 × 10³ J
B. −5,5 × 10³ J
C. −8,0 × 10⁵ J
D. 2,0 х 10⁶ J
E. 4,0 х 10⁶ J
Абмеркаванне
Праца (W) = плошча крывой (плошча трыкутніка ўнутры лініі, пазначанай стрэлкай).
W = ½ (20-10)(6 x 10⁵ - 2 х 10⁵)
W = ½ (10)(4 x 10⁵)
W = (5)(4 х 10⁵)
Ш = 20 х 10⁵ = 2 х 10⁶ Джоўль
Правільны адказ — Д.

Крыніца пытання:

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