Primjeri pitanja o kinetičkoj teoriji plinova

19 primjera pitanja iz kinetičke teorije gasova

1. Idealni plin u zatvorenoj posudi početno ima pritisak P i zapreminu V. Ako se pritisak plina poveća 4 puta u odnosu na prvobitni pritisak, a zapremina plina ostane konstantna, odnos početne kinetičke energije i konačne kinetičke energije plina je...
Diskusija
Poznato je :
Početni pritisak (P₁) = P
Konačni pritisak (P₂) = 4P
Početna zapremina (V₁) = V
Konačna zapremina (V)₂) = V
Pitao Poređenje početne kinetičke energije i konačne kinetičke energije (EK)₁ EK₂)
Jawab :
Odnos između pritiska (P), zapremine (V) i kinetičke energije (EK) idealnog gasa :
Poređenje početne kinetičke energije i konačne kinetičke energije :
2. Odredite prosječnu translacijsku kinetičku energiju molekula gasa na temperaturi od 57^oC!
Diskusija
Poznato je :
Temperatura plina (T) = 57^oC + 273 = 330 Kelvina
Boltzmannova konstanta (k) = 1,38 x 10^-23 Džul/Kelvin
Pitao Prosječna translacijska kinetička energija
Jawab :
Odnos između kinetička energija i temperatura plina :
Prosječna translacijska kinetička energija :
3. Gas na temperaturi od 27^oC se nalazi u zatvorenoj posudi. Da bi se njegova kinetička energija udvostručila u odnosu na prvobitnu kinetičku energiju, plin se mora zagrijati na temperaturu od...
Diskusija
Poznato je :
Početna temperatura (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K
Početna kinetička energija = EK
Konačna kinetička energija = 4 EK
Pitao Konačna temperatura (T₂)
Jawab :
Konačna temperatura plina je 600 K ili 327^oC.

4. Idealni plin se nalazi u zatvorenom prostoru. Idealni plin se zagrijava sve dok se prosječna brzina čestica plina ne poveća na 3 puta veću od početne brzine. Ako je početna temperatura plina 27^oC, onda je konačna temperatura idealnog gasa...
Diskusija
Poznato je :
Početna temperatura = 27^oC + 273 = 300 Kelvina
Početna brzina = v
Konačna brzina = 2v
Pitao Konačna temperatura idealnog gasa
Jawab :

Konačna prosječna brzina = 2 x Početna prosječna brzina

5. Tri mola plina nalaze se u prostoriji zapremine 36 litara. Svaki molekul plina ima kinetičku energiju od 5 x 10^-21 Džul. Univerzalna gasna konstanta = 8,315 J/mol.K i Boltzmannova konstanta = 1,38 x 10^-23 J/K. Izračunajte pritisak gasa u prostoriji!
Diskusija
Poznato je :
Broj molova (n) = 3 mol
Zapremina = 36 litara = 36 dm³ = 36 x 10^-3 m³
Boltzmannova konstanta (k) = 1,38 x 10^-23 J / K
Kinetička energija (EK) = 5 x 10^-21 Joule
Univerzalna plinska konstanta (R) = 8,315 J/mol·K
Pitao pritisak gasa (P)
Jawab :
Izračunajte temperaturu (T) koristeći formulu za kinetičku energiju gasa i temperaturu:

Izračunajte pritisak gasa koristeći formulu Zakona o idealnom gasu (u broju molova, n):

Pritisak gasa je 1,67 x ^10⁶ Pascala ili 1,67 atmosfera.

6. U zatvorenoj posudi, volumen plina se širi dvostruko u odnosu na početni volumen (V_o = početna zapremina, P_o = početni pritisak) i temperatura gasa se povećava 4 puta u odnosu na prvobitnu. Pritisak gasa postaje...
A. P_o
B. 2 P_o
C. 4 P_o
D. 6 P_o
E. 8 P_o
Diskusija
Poznato je da:
Početna zapremina gasa (V₁) = V_o
Konačna zapremina gasa (V₂) = 2V_o
Početna temperatura plina (T₁) = T
Konačna temperatura plina (T₂) = 4T
Početni pritisak gasa (P₁) = P_o
Pitao/la: Konačni pritisak gasa (P₂)
Odgovor:

Tačan odgovor je B.

7. Određena količina idealnog gasa prolazi kroz izotermni proces, tako da pritisak postane 2 puta veći od početnog pritiska, a zatim zapremina postane...
A. 4 puta originalno
B. 2 puta originalno
C. ½ puta više od originala
D. ¼ puta više od originala
E. još uvijek
Diskusija
Izotermno = konstantna temperatura
Poznato je da:
Početna zapremina gasa (V₁) = V
Početni pritisak gasa (P₁) = P
Konačni pritisak gasa (P₂) = 2P
Pitao/la: Konačna zapremina gasa (V₂)
Odgovor:
P₁ V₁ = P₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ V
Tačan odgovor je C.

8. U zatvorenoj posudi, volumen plina se širi 2 puta u odnosu na početni volumen (Vo ₌ početni volumen, Po ₌ početni pritisak) i temperatura plina raste 4 puta u odnosu na prvobitni. Pritisak plina postaje…

A. P_o
B. 2 P_o
C. 4 P_o
D. 6 P_o
E. 8 P_o

Diskusija
Poznato je :
Početna zapremina gasa (V₁) = V_o
Konačna zapremina gasa (V₂) = 2V_o
Početna temperatura plina (T₁) = T
Konačna temperatura plina (T₂) = 4T
Početni pritisak gasa (P₁) = P_o
Pitao Konačni pritisak gasa (P₂)
Jawab :
Tačan odgovor je B.

9. Određena količina idealnog gasa prolazi kroz izotermni proces, tako da pritisak postane 2 puta veći od početnog pritiska, a zatim zapremina postane...

A. 4 puta originalno
B. 2 puta originalno
C. ½ puta više od originala
D. ¼ puta više od originala
E. još uvijek

Diskusija
Izotermno = konstantna temperatura
Poznato je :
Početna zapremina gasa (V₁) = V
Početni pritisak gasa (P₁) = P
Konačni pritisak gasa (P₂) = 2P
Pitao Konačna zapremina gasa (V₂)
Jawab :
P₁ V₁ = P₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ V
Tačan odgovor je C.

10. Pritisak idealnog gasa u zatvorenom prostoru na zidove cijevi formulisan je kao :

P = ^2N / _3V EK

P = pritisak (Pa)

N = broj molekula (čestica) gasa

V = zapremina gasa

EK = prosječna kinetička energija molekula (J).

Tačna tvrdnja u vezi s gornjom formulacijom je…

A. Pritisak gasa na zid zavisi od broja molekula po jedinici zapremine.

B. Kinetička energija gasa ne zavisi od pritiska koji molekuli vrše na zidove.

C. Zapremina gasa u cilindru se ne mijenja ako se promijeni pritisak gasa.

D. Broj molekula gasa se smanjuje, pa će se kinetička energija molekula povećati.

E. Zapremina gasa se povećava, pa se povećava i broj molekula gasa.

Diskusija

Komora je zatvorena tako da se, čak i ako se pritisak gasa mijenja, zapremina gasa u cijevi ne mijenja.

Tačan odgovor je C.

11. Pritisak idealnog gasa u zatvorenom prostoru uz zid cijevi formulisan je kao P = (2N / 3V)EK. P = pritisak (Pa), N = broj molekula ( čestica) gasa, a EK je prosječna kinetička energija molekula (J). Na osnovu ove jednačine, tačna tvrdnja je...

A. Pritisak gasa na zid zavisi od prosječne kinetičke energije molekula.

B. Kinetička energija gasa zavisi od pritiska koji molekuli vrše na zidove.

C. Temperatura plina u cijevi će se promijeniti ako se promijeni pritisak plina.

D. Ako se broj molekula gasa smanji, smanjit će se i volumen kinetičke energije molekula.

E. Ako se zapremina gasa poveća, pritisak gasa će se smanjiti.

Diskusija

Poznato je da:

Formula za pritisak: P = (2N / 3V) EK

P = pritisak

N = broj molekula čestica gasa

V = zapremina gasa

EK = prosječna kinetička energija

P je direktno proporcionalan N i EK

P je obrnuto proporcionalan V

N je direktno proporcionalan zapremini

N je obrnuto proporcionalan EK

Pitanje: Koja je tvrdnja tačna?

Odgovor:

A je pogrešno jer, na osnovu gornje formule, pritisak gasa (P) zavisi od kinetičke energije, a ne od prosječne kinetičke energije.

B je pogrešno jer pritisak zavisi od kinetičke energije gasa, a ne obrnuto.

C je pogrešno jer, na osnovu gornje formule, temperatura ne zavisi od pritiska.

D je pogrešno jer je N obrnuto proporcionalno EK, što znači da ako je N veliko, onda je i EK veliko.

E je tačno jer je pritisak (P) obrnuto proporcionalan zapremini (V).

Tačan odgovor je E.

12. Ako se idealni gas u posudi komprimuje (pritisne), gas će doživjeti….

A. Smanjenje brzine čestica

B. Sniženje temperature

C. Povećanje temperature

D. Dodavanje čestica gasa

E. Smanjenje čestica plina

Diskusija

Zakon idealnog gasa (u molovima) :

PV = nRT

Zakon idealnog gasa (u broju molekula) :

PV = NkT

Veza između kinetičke energije i temperature plina :

EK = 3/2 kT

Informacije:

P = pritisak, V = zapremina, T = temperatura, n = broj molova, N = broj molekula, R = univerzalna gasna konstanta, k = Boltzmannova konstanta

Na osnovu tri gore navedene formule, izvlače se sljedeći zaključci:

– Ako se gas komprimuje, zapremina (V) gasa se smanjuje.

– Ako se zapremina (V) gasa smanji, pritisak (P) gasa se poveća, a temperatura (T) gasa se poveća.

– Prostorija je zatvorena (V je konstantan) stoga se broj molova plina (n) i broj čestica plina (N) ne mijenjaju.

– Ako se temperatura (T) plina poveća, kinetička energija (EK) plina se povećava. Ako se kinetička energija plina poveća, brzina čestica plina se povećava (EK = ½ mv ² , v = brzina).

Tačan odgovor je C.

13. Količina idealnog gasa u zatvorenoj cijevi se izohorično zagrijava tako da se njena temperatura poveća četiri puta u odnosu na prvobitnu temperaturu. Prosječna kinetička energija molekula idealnog gasa je….

A. ¼ puta više od originala

B. ½ puta više od originala

C. Isto kao i prije

D. 2 puta ponovo

E. 4 puta originalno

Diskusija

Izohorično = konstantna zapremina

Odnos između prosječne kinetičke energije (EK) i temperature (T) gasa izražen je sljedećom jednačinom:

EK = 3/2 kT

Opis: EK = kinetička energija, T = temperatura, 3/2 = konstanta, k = Boltzmannova konstanta.

Na osnovu ove formule, čini se da je kinetička energija direktno proporcionalna temperaturi. Dakle, što je temperatura viša, to je kinetička energija veća. Ako se temperatura učetverostruči, kinetička energija će se također učetverostručiti.

Tačan odgovor je E.

14. Idealni gas sa pritiskom P i zapreminom V u zatvorenom prostoru. Ako se pritisak gasa u prostoru smanji na 1/4 prvobitnog pri konstantnoj zapremini, tada je odnos kinetičke energije prije i poslije smanjenja pritiska…

A. 1 : 4

B. 1 : 2

C. 2 : 1

O. 4 : 1

E. 5 : 1

Diskusija

Poznato je da :

Početna zapremina = V

Konačna zapremina = V

Početni pritisak gasa = P

Konačni pritisak gasa = ¼ P

Pitanje : poređenje početne kinetičke energije i konačne kinetičke energije (EK ₁ : EK ₂ )

Odgovor :

Odnos između pritiska (P), zapremine (V) i kinetičke energije (EK) gasa:

Poređenje početne kinetičke energije i konačne kinetičke energije:

Tačan odgovor je D.

15. Temperatura idealnog gasa u cijevi formuliše se kao EK = 3/2 kT, gdje T predstavlja apsolutnu temperaturu, a EK = prosječna kinetička energija molekula gasa. Na osnovu gornje jednačine…

A. Što je viša temperatura gasa, to je manja njegova kinetička energija.

B. Što je temperatura gasa viša, to se čestice gasa sporije kreću.

C. Što je temperatura gasa viša, to se čestice gasa brže kreću.

D. Temperatura plina je obrnuto proporcionalna kinetičkoj energiji plina

E. Temperatura plina ne utječe na kretanje čestica plina.

Diskusija

Na osnovu gornje formule, temperatura je direktno proporcionalna kinetičkoj energiji. Što je temperatura viša, to je kinetička energija veća. Kinetička energija je proporcionalna brzini kretanja čestica gasa (EK = ½ mv ² , gdje je EK = kinetička energija, v = brzina). Što je kinetička energija veća, to je brže kretanje čestica gasa.

Tačan odgovor je C.

7. Faktori koji utiču na kinetičku energiju gasa u zatvorenom prostoru:

(1) pritisak

(2) volumen

(3) temperatura

(4) vrste supstanci

Tačna izjava je….

A. (1) i (2)

B. (1) i (3)

C. (1) i (4)

Samo D. (2)

Samo E. (3)

Diskusija

Prostor je zatvoren tako da je zapremina gasa konstantna, zapremina gasa ne utiče na kinetičku energiju.

Tačan odgovor je B.

16. Obratite pažnju na sljedeću izjavu!

(1) Broj čestica gasa se povećava

(2) Broj krtica se smanjuje

(3) Temperatura je povećana

(4) Povećana jačina zvuka

Faktori koji mogu povećati pritisak gasa u zatvorenom prostoru označeni su brojem…

Diskusija

Jednačina za pritisak gasa u zatvorenom prostoru:

Informacije:

P = pritisak, N = broj molekula gasa, m = masa, v = prosječna brzina molekula, V = zapremina posude, n = broj molova.

Na osnovu gornje jednačine,

Ako se broj čestica gasa (N) poveća, povećava se i pritisak gasa (P).

Ako se smanji broj molova (n), tada se smanjuje i pritisak gasa (P).

Ako se temperatura (T) poveća, tada se povećava i pritisak gasa (P).

Ako se zapremina (V) poveća, pritisak gasa (P) se smanji.

Dakle, faktori koji mogu povećati pritisak gasa u zatvorenom prostoru su 1 i 3.

17. Argon se nalazi u zatvorenoj prostoriji kada se temperatura promijeni dvostruko u odnosu na prvobitnu, tada se brzina kretanja čestica argona promijeni... puta u odnosu na prvobitnu.

Diskusija

Poznato je:

Početna temperatura = T

Konačna temperatura = 2T

Početna brzina = v

Pitanje: Konačna brzina = ….v

Odgovor:

Formula za odnos između brzine, prosječne kinetičke energije i temperature plina:

Informacije:

v = brzina, k = Bolztmannova konstanta, T = temperatura, m = masa

Početna brzina:

Pretpostavimo da je k = 1, T = 1 i m = 1.

Ako je konačna temperatura = 2, tada je konačna brzina:

Konačna brzina = √2 puta veća od prvobitne.

18. Određena količina idealnog monatomskog gasa u početku ima pritisak od 120 kPa. Zatim se gas zagrijava na konstantnom pritisku tako da se širi. Pretpostavimo da je univerzalna gasna konstanta izražena kao R J·mol⁻¹ ^.K⁻¹ . ^Ako se u tom procesu temperatura gasa poveća na 38,4/R Kelvina i rad po kmol-u koji gas izvrši prilikom širenja iznosi 8,4 J, tada je početni volumen gasa po kmol-u...

A. 210 cm³

B. 225 cm³

Cca. 235 cm³

D. 240 cm³

E. 250 ccm

Diskusija

Poznato je:

Pritisak (P) = 120 kPa = 120.000 Paskala

Univerzalna plinska konstanta = R

Temperatura (T) = 38,4/R

Rad (W) po kilomolu = 8,4 Džula

Pitanje: Početna zapremina (V1 ₎ po kilomolu

Odgovor:

Izračunajte konačnu zapreminu (V2 ₎ :

PV2 ₌ nRT

120.000 (V² ₎ = R (38,4/R)

120.000 (V² ₎ = 38,4

V2 ₌ 38,4 /120.000

V2 = _0,00032

V2 = 0,32 _x ^10⁻³ m³ ^/ kmol

V ₂ = 0,32 x 10 ^-3 x 10 ⁶ cm ³ /kmol

V2 = 0,32 x ^10³ cm³ ^/ _kmol

V2 = 320 _cm3 / ^kmol

V2 = 320 cm3/ _kmol

Izračunajte početnu zapreminu (V1 ₎ :

W = P ( _V² – _V¹ )

8,4 = 120 x 10³ ⁽ 0,32 x ^10⁻³ – _V¹ )

8,4 = 120 x 10³ x ^0,32 x ^10⁻³ – (120 x ^10³ V⁻¹ ₎

8,4 = 120 x 0,32 – (120 x ^10³ V⁻¹ ₎

8,4 = 38,4 – (120 x ^10³ V⁻ ₎

(120 x ^10³ V⁻ ₎ = 38,4 – 8,4

(120 x 10³ ^V⁻ ) = ₃₀

V1 = 30 / (120 _x ^10³ )

V1 ⁼ 0,25 _x ^10⁻³ m³

V ₁ = 0,25 ^{x 10⁻³} x ^10⁶ cm³

V1 ⁼ 0,25 _x ^10³ cm³

V1 = ₂₅₀ ^cm3

V ₁ = 250 cm³

Tačan odgovor je E.

19. Argon se može smatrati idealnim gasom. Gas u početku ima unutrašnju energiju E₁ i temperatura T₁Plin se podvrgava procesu obavljajući rad W, oslobađajući energiju vrijednu Q, a konačno stanje unutrašnje energije je E._f i temperatura T_fVeličina promjene energije prikazana je na gornjoj slici. Šta je zaključak ovog procesa?

A. Gas prolazi kroz izobarni proces i T _f < T _i

B. Gas prolazi kroz adijabatski proces i T _f < T _i

C. Gas prolazi kroz izohorni proces i T _f < T _i

D. Gas prolazi kroz izotermni proces i T _f = T _i

E. Gas prolazi kroz izohorni proces i T _f = T _i

Diskusija

Na osnovu slike, početna energija (E _i ) i konačna energija (E _f ) se ne mijenjaju, drugim riječima, promjena unutrašnje energije je nula. Formula za promjenu unutrašnje energije: ΔU = 3/2 N k ΔT

Na osnovu ove formule, ako je promjena unutrašnje energije nula (ΔU=0), tada je i promjena temperature nula (ΔT=0). Nula promjena temperature znači da se temperatura ne mijenja. Ako se temperatura ne mijenja, gas prolazi kroz izotermni proces.

Tačan odgovor je D.

Izvor pitanja:

Pitanja iz fizike za nacionalni ispit za srednju školu/srednju stručnu školu