20 primjera pitanja iz termodinamike
Termodinamički proces
1. U termodinamici, idealni plin prolazi kroz izotermni proces ako…
A. promjene u stanju gasa, temperatura uvijek ostaje konstantna
B. sve molekule se kreću različitim brzinama
C. Svi plinoviti uvjeti uvijek mijenjaju temperaturu
D. na visokim temperaturama brzina molekula je veća
E. pritisak i zapremina gasa se ne mijenjaju
Diskusija
Izotermno ili izotermno znači konstantna temperatura.
Tačan odgovor je A.
2. Svi idealni plinovi podliježu izohornom procesu, tako da...
A. sve molekule imaju istu brzinu
B. na visokim temperaturama prosječna brzina molekula je veća
Pritisak plina C. ostaje konstantan
D. plin će izvršiti rad
E. nema unutrašnju energiju
Diskusija
Izohorično = konstantna zapremina.
Tačan odgovor je B.
3. Tačna tvrdnja o termodinamičkim procesima je…
A. Izobarni proces je proces promjene stanja gasa pri konstantnom pritisku.
B. Izobarni proces je proces promjene gasa pri konstantnoj temperaturi.
C. Izohorni je proces promjene gasa pri konstantnom pritisku.
D. izoterma je proces promjene gasa pri konstantnoj zapremini.
E. Izohorični je proces promjene plina na konstantnoj temperaturi.
Diskusija
Izobarni = konstantan pritisak
Izohorično = konstantna zapremina
Izotermno = konstantna temperatura
Tačan odgovor je A.
Prvi zakon termodinamike
4. Iz PV grafikona ispod, količina rada plina u procesima I i II je proporcionalna kao...
A. 4 : 3
B. 3 : 4
C. 2 : 3
O. 1 : 2
E. 1 : 1
Diskusija
Poznato je da:
Proces 1:
Pritisak (P) = 20 N/m2
Početna zapremina (V1) = 10 litar = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3
Konačna zapremina (V)2) = 40 litar = 40 dm3 = 40 x 10-3 m3
Proces 2:
Pritisak (P) = 15 N/m2
Početna zapremina (V1) = 20 litar = 20 dm3 = 20 x 10-3 m3
Konačna zapremina (V)2) = 60 litar = 60 dm3 = 60 x 10-3 m3
Pitao/la:
Odgovor:
Rad na plinu u toku I:
W = P ΔV = P (V2–V1) = (20)(40-10)(10-3 m3) = (20)(30)(10-3 m3) = (600)(10-3 m3) = 0,6 m3
Rad na plinu u toku II:
W = P ΔV = P (V2–V1) = (15)(60-20)(10-3 m3) = (15)(40)(10-3 m3) = (600)(10-3 m3) = 0,6 m3
Poređenje rada gasa u procesima I i II:
0,6 m3 : 0,6 m3
1: 1
Tačan odgovor je E.
5. Iz P-V grafikona, količina rada plina u procesima I i II je proporcionalna kao...
A. 4 : 3
B. 3 : 4
C. 2 : 3
O. 1 : 2
E. 1 : 1
Diskusija
Poznato je da:
Proces I:
Pritisak (P) = 20 Paskala
Svezak 1 (V1) = 10 litara
Svezak 2 (V2) = 40 litara
Proces II:
Pritisak (P) = 15 Paskala
Svezak 1 (V1) = 20 litara
Svezak 2 (V2) = 60 litara
Pitao/la: Poređenje rada gasa u procesima I i II
Odgovor:
Termodinamički proces zasnovan na gornjem grafiku je izobarni proces (konstantni pritisak).
Rad koji plin obavlja u procesu I:
W = P(V2 - V1)
Š = (20)(40 – 10)
W = (20)(30)
W = 600
Rad koji plin obavlja u procesu II:
W = P(V2 - V1)
Š = (15)(60 – 20)
W = (15)(40)
W = 600
Poređenje rada gasa u procesima I i II:
600: 600
1: 1
Tačan odgovor je E.
6. Helijum se zagrijava prema PV grafiku ispod. Rad koji helium obavlja u AB procesu je...
A. 15 džul 
B. 10 džula
C. 8 džula
D. 4 džula
E. 2 džula
Diskusija
Poznato je :
Pritisak (P) = 2 x 105 N / m2 = 2 x 105 paskal
Početna zapremina (V1) = 5 cm3 = 5 x 10-6 m3
Konačna zapremina (V)2) = 15 cm3 = 15 x 10-6 m3
Pitao Rad koji plin obavlja u procesu AB
Jawab :
W = ∆P ∆V
W = P(V2 - V1)
Š = (2 x 105)(15 x 10-6 - 5 x 10-6)
Š = (2 x 105)(10 x 10-6) = (2 x 105)(1 x 10-5)
W = 2 Džula
Tačan odgovor je E.
7. Pogledajte sliku! Idealni gas prolazi kroz proces promjene pritiska (P) u odnosu na zapreminu (V). Rad koji gas obavlja u ovom procesu je…
A. 20 Džula
B. 15 džula
C. 10 Džula
D. 5 Džula
E. 4 Džula
Diskusija
Poznato je :
Početni pritisak (P1) = 4 Pa = 4 N/m2
Konačni pritisak (P2) = 6 Pa = 6 N/m2
Početna zapremina (V1) = 2 m3
Konačna zapremina (V)2) = 4 m3
Pitao Rad koji izvrši plin (W)
Jawab :
Rad koji izvrši gas = površina ispod krive ab.
W = površina trougla + površina pravougaonika
P = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
Š = 2 + 8
W = 10 Džula
Tačan odgovor je E.
8. Idealni plin prolazi kroz zatvoreni proces A → B → C → A. U ciklusu, plin obavlja rad koji iznosi….
A. -2,0 x 103 J
B. -5,5 x 103 J
C. -8,0 x 105 J
D. 2,0 x 106 J
E. 4,0 x 106 J
Diskusija
Rad (W) = površina krive (površina trougla unutar linije označene strelicom).
Š = ½ (20-10)(6 x 105 - 2 x 105)
Š = ½ (10)(4 x 105)
W = (5)(4 x 105)
Š = 20 x 105 = 2 x 106 Joule
Tačan odgovor je D.
Toplotni motor
9. Motor apsorbira 2.000 džula toplote iz rezervoara visoke temperature i odaje 1.200 džula rezervoaru niske temperature. Stepen korisnosti motora je ...
A. 80%
B. 75%
C. 60%
D. 50%
E. 40%
Diskusija
Poznato je da:
Apsorbirana toplota (QH) = 2000 džula
Oslobođena toplota (QL) = 1200 džula
Rad koji mašina izvrši (W) = 2000 – 1200 = 800 Džula
Pitao Stepen korisnosti toplotnog motora (e)
Jawab :
Formula za efikasnost toplotnog motora:
e = W / QH = 800/2000 = 0,4 x 100% = 40%
Tačan odgovor je E.
Carnotov motor
10. Stepen korisnosti Carnotovog motora čiji ciklus apsorbuje toplotu na temperaturi od 960 K i odbija toplotu na temperaturi od 576 K je...
A. 40%
B. 50%
C. 56%
D. 60%
E. 80%
Diskusija
Poznato je :
Visoka temperatura (TH) = 960 K
Niska temperatura (TL) = 576 K
Pitao Stepen korisnosti Carnotovog motora (e)
Jawab :
Stepen korisnosti Carnotovog motora je 0,4 x 100% = 40%.
Tačan odgovor je A.
11. Na PV grafikonu Carnotovog motora ispod, W = 6.000 Džula. Količina toplote koju motor oslobađa po ciklusu je…
A. 2.250 džula
B. 3.000 džula
C. 3.750 džula
D. 6.000 džula
E. 9.600 džula
Diskusija
Poznato je da:
Rad (W) = 6000 Džul
Visoka temperatura (TH) = 800 Kelvina
Niska temperatura (TL) = 300 Kelvina
Pitao/la: Q
Odgovor:
Koeficijent korisnosti idealne toplotne mašine (Carnotovog motora):
Toplota koju apsorbuje Carnotov motor:
W = e Q1
6000 = (0,625) Q1
Q1 = 6000/0,625
Q1 = 9600
Toplota koju oslobađa Carnotov motor:
Q2 = Q1 - W
Q2 = 9600 - 6000
Q2 = 3600 džula
Ne postoji tačan odgovor.
12. Carnotov motor sa stepenom korisnosti od 40% koristi vrući rezervoar na 727°C. Odredite temperaturu hladnog rezervoara!
A. 327°C
B. 357°C
C. 400°C
D. 600°C
E. 627°C
Diskusija
Poznato je da:
Koeficijent korisnosti (e) = 40% = 40/100 = 0,4
Visoka temperatura (TH) = 727oC + 273 = 1000 K
Pitao/la: Odredite temperaturu hladnog rezervoara
Odgovor:
Temperatura rezervoara je 600–273 = 327oC
Tačan odgovor je A.
13. P-V grafik Carnotovog motora izgleda kao na sljedećoj slici! Ako motor apsorbuje 800 J toplote, tada je obavljeni rad…
A. 105,5 J
B. 252,6 J
Oko 336,6 J
D. 466,7 J
E. 636,7 J
Diskusija
Poznato je da:
Visoka temperatura (TH) = 600 Kelvina
Niska temperatura (TL) = 250 Kelvina
Apsorbirana toplota (Q1) = 800 džula
Pitao/la: Poslovanje (W)
Odgovor:
Koeficijent korisnosti idealne toplotne mašine (Carnotovog motora):
Uloženi napori su:
W = e Q1
W = (7/12)(800 Džula)
W = 466,7 Džula
Tačan odgovor je D.
14. Carnotov motor radi na visokoj temperaturi od 600 K kako bi proizveo mehanički rad. Ako motor apsorbira 600 J topline na niskoj temperaturi od 400 K, tada je proizvedeni rad….
A. 120 J
B. 124 J
Oko 135 J
D. 148 J
E. 200 J
Diskusija
Poznato je :
Niska temperatura (TL) = 400 K
Visoka temperatura (TH) = 600 K
Apsorbirana toplota (Q1) = 600 džula
Pitao Rad koji proizvodi Carnot-ov motor (W)
Jawab :
Koeficijent korisnosti idealne toplotne mašine (Carnotovog motora):
Rad koji obavlja Carnotov motor:
W = e Q1
W = (1/3)(600) = 200 džula
Tačan odgovor je E.
Kinetička teorija gasova i termodinamika
15. U rezervoaru se nalazi idealni gas zapremine 4 litre, temperature 27oC i pritisku od 3 atm (1 atm = 105 Nm-2). Plin se zagrijava pri konstantnom pritisku do temperature od 87oC. Toplotni kapacitet gasa je 9 JK-1 Konačna zapremina gasa i promjena unutrašnje energije gasa su respektivno…
A. 4,2 litre, ΔU = 200 Džula
B. 4,4 litre, ΔU = 240 Džula
C. 4,6 litara, ΔU = 280 Džula
D. 4,8 litara, ΔU = 300 Džula
E. 4,8 litara, ΔU = 360 Džula
Diskusija
Izobarni proces (konstantni pritisak)
Poznato je da:
Početna zapremina idealnog gasa (V1) = 4 litara
Početna temperatura idealnog gasa (T1) = 27oC + 273 = 300 K
Konačna temperatura idealnog gasa (T2) = 87oC + 273 = 360 K
Idealni pritisak gasa (P) = 3 atm = 3 x 105 Nm-2
Toplotni kapacitet gasa (C) = 9 JK-1
Pitao/la: Konačna zapremina gasa (V2) i Promjena energije u gasu (ΔU)
Odgovor:
Izračunajte konačnu zapreminu koristeći formulu zakonaum Charles (izobarni ili proces konstantnog pritiska):
Promjena jačine zvuka:
1 litra = 0,001 m³3
Početna zapremina (V1) = 4 (0,001 m3) = 0,004 m3
Konačna zapremina (V)2) = 4,8 (0,001 m3) = 0,0048 m3
Promjena volume (ΔV) = V2 - V1 = 0,0048 m3 - 0,004 m3 = 0,008 m3.
Promjene temperature:
Promjene temperature (ΔT) = T2 - T1 = 360 K – 300 K = 60 K
Izračunajte promjenu unutrašnje energije (ΔU) idealnog gasa koristeći formulu za Prvi zakon termodinamike:
ΔU = Q – W
Opis: ΔU = promjena unutrašnje energije, Q = toplota, W = rad.
Izračunajte rad (W) pri konstantnom pritisku:
W = P ΔV = (3 x 105)(0,0008) = (3 x 101)(8) = (30)(8) = 240 Džula
Izračunajte toplotu (Q) koristeći formulu za toplotni kapacitet (C):
C = Q / ΔT
Q = (C)(ΔT) = (9)(60) = 540 džula
Izračunajte promjenu unutrašnje energije:
ΔU = Q – W = 540 Džula – 240 džula = 300 džula.
Tačan odgovor je D.
16. U rezervoaru se nalazi 6 litara idealnog gasa pod pritiskom od 2 atm (1 atm = 105 Nm-2), temperatura 27oC. Plin se zagrijava na temperaturu od 77oC pri konstantnom pritisku. Ako je toplotni kapacitet gasa 5 JK-1, konačna zapremina i promjena unutrašnje energije gasa su respektivno….
A. 8 litara; ΔU = 250 Džula
B. 8 litara; ΔU = 200 Džula
C. 7 litara; ΔU = 100 Džula
D. 7 litara; ΔU = 50 Džula
E. 7 litara; ΔU = 20 Džula
Diskusija
Izobarni proces (konstantni pritisak)
Poznato je da:
Početna zapremina idealnog gasa (V1) = 6 litara
Početna temperatura idealnog gasa (T1) = 27oC + 273 = 300 K
Konačna temperatura idealnog gasa (T2) = 77oC + 273 = 350 K
Idealni pritisak gasa (P) = 2 atm = 2 x 105 Nm-2
Toplotni kapacitet gasa (C) = 5 JK-1
Pitao/la: Konačna zapremina gasa (V2) i Promjena energije u gasu (ΔU)
Odgovor:
Izračunajte konačnu zapreminu koristeći formulu zakonaum Charles (izobarni ili proces konstantnog pritiska):
Promjena jačine zvuka:
1 litra = 0,001 m³3
Početna zapremina (V1) = 6 (0,001 m3) = 0,006 m3
Vkonačna zapremina (V2) = 7 (0,001 m3) = 0,007 m3
Promjena jačine zvuka (ΔV) = V2 - V1 = 0,007 m3 - 0,006 m3 = 0,001 m3.
Promjene temperature:
Promjene temperature (ΔT) = T2 - T1 = 350 K – 300 K = 50 K
Izračunajte promjenu unutrašnje energije (ΔU) idealnog gasa koristeći formulu za Prvi zakon termodinamike:
ΔU = Q – W
Opis: ΔU = promjena unutrašnje energije, Q = toplota, W = rad.
Izračunajte rad (W) pri konstantnom pritisku:
W = P ΔV = (2 x 105)(0,001) = (2 x 102) (1) = (200)(1) = 200 Džula
Izračunajte toplotu (Q) koristeći formulu za toplotni kapacitet (C):
C = Q / ΔT
Q = (C)(ΔT) = (5)(50) = 250 džula
Izračunajte promjenu unutrašnje energije:
ΔU = Q – W = 250 Džula – 200 džula = 50 džula.
Tačan odgovor je D.
Termodinamički proces
17. Obratite pažnju na grafikon sa strane i sljedeće tvrdnje!
(1) AB proces je izobarni i W = P (V2 - V1)
(2) Proces BC je adijabatski, i ΔU = Q
(3) Proces BC je izohoričan, a ΔU = Q
(4) CA proces je izoterman, a sistem apsorbira toplinu.
Tačna izjava je…
A. (1) i (3)
B. (1) i (4)
C. (2) i (3)
D. (2) i (4)
E. (3) i (4)
Diskusija
(1) AB proces je izobarni i W = P (V2 - V1)
Izobarni = konstantan pritisak. Konstantan pritisak je označen pravom linijom duž tačke P.1 od A do B. U ovom procesu, pritisak ostaje konstantan, ali postoji promjena zapremine gdje se zapremina povećava. Ako se zapremina povećava, sistem vrši rad na okolinu, gdje je količina rada (W) rezultat množenja pritiska (P) i promjene zapremine (ΔU).
(3) Proces BC je izohoričan, a ΔU = Q
Izohorično = konstantna zapremina. Konstantna zapremina je označena pravom linijom duž V.2 od B do C. U ovom procesu, zapremina ostaje konstantna, ali postoji promjena pritiska gdje se pritisak povećava. Zapremina je konstantna, tako da se ne vrši rad, gdje je W = 0. Formula za Prvi zakon termodinamike je ΔU = Q – W, gdje je ΔU = promjena unutrašnje energije, Q = toplota i W = rad. Ako nema rada, onda je W = 0, pa je ΔU = Q.
Tačan odgovor je A.
18. Pogledajte sljedeći grafik termodinamičkog ciklusa!
Iz sljedeće izjave:
(1) A – B = izohorično, rad zavisi od promjena temperature
(2) B – C = adijabatski, bez promjene topline
(3) B – C = izobarni, rad zavisi od promjena volumena
(4) C – A = proces se odvija uz napor izvan sistema
Istina je…
A. (1) i (2)
B. (1) i (3)
C. (2) i (3)
D. (2) i (4)
E. (3) i (4)
Diskusija
(1) A – B = izohorično, rad zavisi od promjena temperature
Da, ovaj proces je izohoričan (konstantna zapremina). Međutim, zapremina ostaje konstantna, tako da se ne obavlja rad. Rad se vrši kada dođe do promjene zapremine. Stoga je ova tvrdnja netačna.
(3) B – C = izobarni, rad zavisi od promjena volumena
Izobarni = konstantan pritisak. Konstantan pritisak je označen pravom linijom od B do C. U ovom procesu dolazi do promjene zapremine sistema, pri čemu se zapremina sistema povećava. Povećanje zapremine sistema znači da sistem vrši rad na okolinu.
(4) C – A = proces se odvija uz napor izvan sistema
U ovom procesu, zapremina sistema se smanjuje, a i pritisak u sistemu se smanjuje. Smanjenje zapremine sistema znači da okolina vrši rad na sistem. Drugim riječima, rad se obavlja spolja.
Tačan odgovor je E.
Zakoni termodinamike
19. Pogledajte sliku! Idealni gas prolazi kroz proces promjene pritiska (P) u zapreminu (V). Rad koji gas obavi u ovom procesu je…
A. 20 Džula
B. 15 džula
C. 10 Džula
D. 5 Džula
E. 4 Džula
Diskusija
Poznato je :
Početni pritisak (P1) = 4 Pa = 4 N/m2
Konačni pritisak (P2) = 6 Pa = 6 N/m2
Početna zapremina (V1) = 2 m3
Konačna zapremina (V)2) = 4 m3
Pitao Rad koji izvrši plin (W)
Jawab :
Rad koji izvrši gas = površina ispod krive ab.
W = površina trougla + površina pravougaonika
P = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
Š = 2 + 8
W = 10 Džula
Tačan odgovor je E.
20. Idealni gas prolazi kroz zatvoreni proces A → B → C → A. U ciklusu, gas obavlja rad koji iznosi….
A. −2,0 x 103 J
B. −5,5 x 103 J
C. −8,0 x 105 J
D. 2,0 x 106 J
E. 4,0 x 106 J
Diskusija
Rad (W) = površina krive (površina trougla unutar linije označene strelicom).
Š = ½ (20-10)(6 x 105 - 2 x 105)
Š = ½ (10)(4 x 105)
W = (5)(4 x 105)
Š = 20 x 105 = 2 x 106 Joule
Tačan odgovor je D.
Izvor pitanja:
Pitanja iz fizike za nacionalni ispit za srednju školu/srednju stručnu školu
