Příklady otázek z kinetické teorie plynů

19 příkladů kinetické teorie plynů

1. Ideální plyn v uzavřené nádobě má zpočátku tlak P a objem V. Pokud se tlak plynu zvýší na čtyřnásobek původního tlaku a objem plynu zůstane konstantní, poměr počáteční kinetické energie a konečné kinetické energie plynu je...
Diskuse
Je známo :
Počáteční tlak (P₁) = P
Konečný tlak (P₂) = 4P
Počáteční objem (V₁) = V
Konečný objem (V₂) = V
Zeptal se Porovnání počáteční kinetické energie a konečné kinetické energie (EK)₁ EK₂)
Jawab :
Vztah mezi tlakem (P), objemem (V) a kinetickou energií (EK) ideálního plynu :
Porovnání počáteční kinetické energie a konečné kinetické energie :
2. Určete průměrnou translační kinetickou energii molekul plynu při teplotě 57 °C.^oC!
Diskuse
Je známo :
Teplota plynu (T) = 57^oC + 273 = 330 Kelvinů
Boltzmannova konstanta (k) = 1,38 x 10^-23 Joule/Kelvin
Zeptal se Průměrná translační kinetická energie
Jawab :
Vztah mezi kinetická energie a teplota plynu :
Průměrná translační kinetická energie :
3. Plyn o teplotě 27^oC je v uzavřené nádobě. Aby se jeho kinetická energie zvýšila na dvojnásobek původní kinetické energie, musí se plyn zahřát na teplotu...
Diskuse
Je známo :
Počáteční teplota (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K
Počáteční kinetická energie = EK
Konečná kinetická energie = 4 EK
Zeptal se Konečná teplota (T₂)
Jawab :
Konečná teplota plynu je 600 K neboli 327^oC.

4. Ideální plyn se nachází v uzavřeném prostoru. Ideální plyn se zahřívá, dokud se průměrná rychlost částic plynu nezvýší na trojnásobek počáteční rychlosti. Pokud je počáteční teplota plynu 27^oC, pak je konečná teplota ideálního plynu...
Diskuse
Je známo :
Počáteční teplota = 27^oC + 273 = 300 Kelvinů
Počáteční rychlost = v
Konečná rychlost = 2v
Zeptal se Konečná teplota ideálního plynu
Jawab :

Konečná průměrná rychlost = 2 x Počáteční průměrná rychlost

5. V místnosti o objemu 36 litrů jsou tři moly plynu. Každá molekula plynu má kinetickou energii 5 x 10^-21 Joule. Univerzální plynová konstanta = 8,315 J/mol·K a Boltzmannova konstanta = 1,38 x 10^-23 J/K. Vypočítejte tlak plynu v místnosti!
Diskuse
Je známo :
Počet molů (n) = 3 mol
Objem = 36 litrů = 36 dm³ = 36 x 10^-3 m³
Boltzmannova konstanta (k) = 1,38 x 10^-23 J/K
Kinetická energie (EK) = 5 x 10^-21 joule
Univerzální plynová konstanta (R) = 8,315 J/mol·K
Zeptal se tlak plynu (P)
Jawab :
Vypočítejte teplotu (T) pomocí vzorce pro kinetickou energii plynu a teplotu:

Vypočítejte tlak plynu pomocí vzorce pro zákon ideálního plynu (v počtu molů, n):

Tlak plynu je 1,67 x 10⁵ Pascal nebo 1,67 atmosféry.

6. V uzavřené nádobě se objem plynu zvětší na dvojnásobek původního objemu (V_o = počáteční objem, P_o = počáteční tlak) a teplota plynu se zvýší na čtyřnásobek původní teploty. Tlak plynu se stává...
A. P_o
B. 2 P_o
C. 4 P_o
D. 6 P_o
E. 8 P_o
Diskuse
Je známo, že:
Počáteční objem plynu (V₁) = V_o
Konečný objem plynu (V₂) = 2V_o
Počáteční teplota plynu (T₁) = T
Konečná teplota plynu (T₂) = 4T
Počáteční tlak plynu (P₁) = P_o
Zeptal se: Konečný tlak plynu (P₂)
Odpověď:

Správná odpověď je B.

7. Určité množství ideálního plynu podléhá izotermickému ději, takže tlak se zdvojnásobí oproti původnímu tlaku, poté se objem zvětší...
A. 4krát originál
B. 2krát znovu
C. ½krát více než originál
D. ¼krát více než originál
E. stále
Diskuse
Izotermický = konstantní teplota
Je známo, že:
Počáteční objem plynu (V₁) = V
Počáteční tlak plynu (P₁) = P
Konečný tlak plynu (P₂) = 2P
Zeptal se: Konečný objem plynu (V₂)
Odpověď:
P₁ V₁ = P₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ V
Správná odpověď je C.

8. V uzavřené nádobě se objem plynu zvětší na dvojnásobek původního objemu (V_o = počáteční objem, P_o = počáteční tlak) a teplota plynu se zvýší na čtyřnásobek původní teploty. Tlak plynu se stává...

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

Diskuse
Je známo :
Počáteční objem plynu (V₁) = V_o
Konečný objem plynu (V₂) = 2V_o
Počáteční teplota plynu (T₁) = T
Konečná teplota plynu (T₂) = 4T
Počáteční tlak plynu (P₁) = P_o
Zeptal se Konečný tlak plynu (P₂)
Jawab :
Správná odpověď je B.

9. Určité množství ideálního plynu podléhá izotermickému ději, takže tlak se zdvojnásobí oproti původnímu tlaku, poté se objem zvětší...

A. 4krát originál
B. 2krát znovu
C. ½krát více než originál
D. ¼krát více než originál
E. stále

Diskuse
Izotermický = konstantní teplota
Je známo :
Počáteční objem plynu (V₁) = V
Počáteční tlak plynu (P₁) = P
Konečný tlak plynu (P₂) = 2P
Zeptal se Konečný objem plynu (V₂)
Jawab :
P₁ V₁ = P₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ V
Správná odpověď je C.

10. Ideální tlak plynu v uzavřeném prostoru u stěny trubky se vyjadřuje jako:

P = ^2N/_3V EK

P = tlak (Pa)

N = počet molekul plynu (částic)

V = objem plynu

EK = průměrná kinetická energie molekul (J).

Správné tvrzení týkající se výše uvedené formulace je…

A. Tlak plynu na stěnu závisí na počtu molekul na jednotku objemu.

B. Kinetická energie plynu nezávisí na tlaku, který molekuly vyvíjejí na stěny.

C. Objem plynu ve válci se nemění, pokud se změní tlak plynu.

D. Počet molekul plynu se snižuje, takže kinetická energie molekul se zvýší.

E. Objem plynu se zvětšuje, a proto se zvětšuje i počet molekul plynu.

Diskuse

Komora je uzavřená, takže i když se mění tlak plynu, objem plynu v trubici se nemění.

Správná odpověď je C.

11. Tlak ideálního plynu v uzavřeném prostoru vůči stěnám trubice se vyjadřuje jako P = (2N / 3V)EK. P = tlak (Pa), N = počet molekul (částic) plynu a EK je průměrná kinetická energie molekul (J). Na základě této rovnice je správné tvrzení...

A. Tlak plynu na stěnu závisí na průměrné kinetické energii molekul.

B. Kinetická energie plynu závisí na tlaku, který molekuly vyvíjejí na stěny.

C. Teplota plynu v trubici se změní, pokud se změní tlak plynu.

D. Pokud se počet molekul plynu sníží, objem kinetické energie molekul se sníží.

E. Pokud se objem plynu zvětší, tlak plynu se sníží.

Diskuse

Je známo, že:

Vzorec pro výpočet tlaku: P = (2N / 3V) EK

P = tlak

N = počet molekul plynných částic

V = objem plynu

EK = průměrná kinetická energie

P je přímo úměrné N a EK

P je nepřímo úměrné V

N je přímo úměrné objemu

N je nepřímo úměrné EK

Zeptal se: Správné tvrzení

Odpověď:

A je špatně, protože na základě výše uvedeného vzorce závisí tlak plynu (P) na kinetické energii, nikoli na průměrné kinetické energii.

B je špatně, protože tlak závisí na kinetické energii plynu, ne naopak.

C je špatně, protože na základě výše uvedeného vzorce teplota nezávisí na tlaku.

D je špatně, protože N je nepřímo úměrné EK, což znamená, že pokud je N velké, pak je velké i EK.

E je správné, protože tlak (P) je nepřímo úměrný objemu (V).

Správná odpověď je E.

12. Pokud je ideální plyn v nádobě stlačen (natlakován), plyn zažije…

A. Snížení rychlosti částic

B. Pokles teploty

C. Zvýšení teploty

D. Přidání plynných částic

E. Redukce plynných částic

Diskuse

Zákon ideálního plynu (v molech) :

PV = nRT

Zákon ideálního plynu (v počtu molekul) :

PV = NkT

Vztah mezi kinetickou energií a teplotou plynu :

EK = 3/2 kT

keterangan:

P = tlak, V = objem, T = teplota, n = počet molů, N = počet molekul, R = univerzální plynová konstanta, k = Boltzmannova konstanta

Na základě výše uvedených tří vzorců lze vyvodit následující závěry:

– Pokud je plyn stlačen, objem (V) plynu se zmenší.

– Pokud se objem (V) plynu zmenší, zvýší se tlak (P) plynu a zvýší se teplota (T) plynu.

– Místnost je uzavřená (V je konstantní), proto se počet molů plynu (n) a počet částic plynu (N) nemění.

– Pokud se teplota (T) plynu zvyšuje, zvyšuje se kinetická energie (EK) plynu. Pokud se kinetická energie plynu zvyšuje, zvyšuje se rychlost pohybu částic plynu (EK = ½ mv)², v = rychlost).

Správná odpověď je C.

13. Množství ideálního plynu v uzavřené trubici se izochoricky zahřívá tak, že jeho teplota stoupne na čtyřnásobek původní teploty. Průměrná kinetická energie molekul ideálního plynu je….

A. ¼krát více než originál

B. ½krát více než originál

C. Stejné jako předtím

D. znovu 2krát

E. 4krát originál

Diskuse

Izochorický = konstantní objem

Vztah mezi průměrnou kinetickou energií (EK) a teplotou (T) plynu je vyjádřen níže uvedenou rovnicí:

EK = 3/2 kT

Popis: EK = kinetická energie, T = teplota, 3/2 = konstanta, k = Boltzmannova konstanta.

Z tohoto vzorce vyplývá, že kinetická energie je přímo úměrná teplotě. Čím vyšší je tedy teplota, tím větší je kinetická energie. Pokud se teplota zčtyřnásobí, kinetická energie se také zčtyřnásobí.

Správná odpověď je E.

14. Ideální plyn s tlakem P a objemem V v uzavřeném prostoru. Pokud se tlak plynu v prostoru sníží na 1/4 původní hodnoty při konstantním objemu, pak poměr kinetické energie před a po snížení tlaku je…

A. 1 : 4

B. 1 : 2

C. 2:1

O. 4:1

E. 5:1

Diskuse

Je známo :

Počáteční objem = V

Konečný objem = V

Počáteční tlak plynu = P

Konečný tlak plynu = ¼ P

Zeptal se porovnání počáteční kinetické energie a konečné kinetické energie (EK)₁ EK₂)

Jawab :

Vztah mezi tlakem (P), objemem (V) a kinetickou energií (EK) plynu:

Porovnání počáteční kinetické energie a konečné kinetické energie:

Správná odpověď je D.

15. Teplota ideálního plynu v trubici se vyjadřuje jako EK = 3/2 kT, kde T představuje absolutní teplotu a EK = průměrná kinetická energie molekul plynu. Na základě výše uvedené rovnice…

A. Čím vyšší je teplota plynu, tím menší je jeho kinetická energie.

B. Čím vyšší je teplota plynu, tím pomaleji se částice plynu pohybují.

C. Čím vyšší je teplota plynu, tím rychleji se částice plynu pohybují.

D. Teplota plynu je nepřímo úměrná kinetické energii plynu

E. Teplota plynu neovlivňuje pohyb částic plynu.

Diskuse

Na základě výše uvedeného vzorce je teplota přímo úměrná kinetické energii. Čím vyšší je teplota, tím větší je kinetická energie. Kinetická energie je úměrná rychlosti pohybu částic plynu (EK = ½ mv).², kde EK = kinetická energie, v = rychlost). Čím větší je kinetická energie, tím rychleji se částice plynu pohybují.

Správná odpověď je C.

7. Faktory, které ovlivňují kinetickou energii plynu v uzavřeném prostoru:

(1) tlak

(2) objem

(3) teplota

(4) druhy látek

Správné tvrzení je….

A. (1) a (2)

B. (1) a (3)

C. (1) a (4)

pouze D. (2)

pouze E. (3)

Diskuse

Prostor je uzavřený, takže objem plynu je konstantní, objem plynu neovlivňuje kinetickou energii.

Správná odpověď je B.

16. Věnujte pozornost následujícímu tvrzení!

(1) Počet plynných částic se zvyšuje

(2) Počet krtků se snižuje

(3) Teplota se zvyšuje

(4) Zvýšený objem

Faktory, které mohou zvýšit tlak plynu v uzavřeném prostoru, jsou označeny číslem…

Diskuse

Rovnice pro tlak plynu v uzavřeném prostoru:

Informace:

P = tlak, N = počet molekul plynu, m = hmotnost, v = průměrná rychlost molekul, V = objem nádoby, n = počet molů.

Na základě výše uvedené rovnice,

Pokud se počet plynných částic (N) zvýší, zvýší se tlak plynu (P).

Pokud se sníží počet molů (n), sníží se i tlak plynu (P).

Pokud se zvýší teplota (T), zvýší se i tlak plynu (P).

Pokud se objem (V) zvětší, tlak plynu (P) se sníží.

Takže faktory, které mohou zvýšit tlak plynu v uzavřeném prostoru, jsou 1 a 3.

17. Argon se nachází v uzavřené místnosti, kde se teplota změní na dvojnásobek původní teploty, a poté se rychlost pohybu částic argonu změní na...násobek původní rychlosti.

Diskuse

Je známo:

Počáteční teplota = T

Konečná teplota = 2T

Počáteční rychlost = v

Zeptal se: Konečná rychlost = ….v

Džaváb:

Vzorec pro vztah mezi rychlostí, průměrnou kinetickou energií a teplotou plynu:

Informace:

v = rychlost, k = Bolztmannova konstanta, T = teplota, m = hmotnost

Počáteční rychlost:

Předpokládejme, že k = 1, T = 1 a m = 1.

Pokud je konečná teplota = 2, pak je konečná rychlost:

Konečná rychlost = √2 krát původní.

18. Množství monatomického ideálního plynu má zpočátku tlak 120 kPa. Poté se plyn zahřívá na konstantní tlak, takže se rozpíná. Předpokládejme, že univerzální plynová konstanta je vyjádřena jako R J·mol^-1.K^-1Pokud se při tom teplota plynu zvýší na 38,4 stupňů Kelvina a práce na kmol, kterou plyn vykoná při expanzi, je 8,4 J, pak je počáteční objem plynu na kmol…

A. 210 cm³

B. 225 cm3

Cca 235 cm3

D. 240 cm³

E. 250 cm3

Diskuse

Je známo:

Tlak (P) = 120 kPa = 120 000 Pascalů

Univerzální plynová konstanta = R

Teplota (T) = 38,4/R

Práce (W) na kilomol = 8,4 Joulů

Zeptal se: Počáteční objem (V₁) na kilomol

Džaváb:

Vypočítejte konečný objem (V₂):

PV₂ = n RT

120 000 (V)₂) = R (38,4/R)

120 000 (V)₂) = 38,4

V₂ = 38,4 / 120 000

V₂ = 0,00032

V₂ = 0,32 x 10^-3 m³/kmol

V₂ = 0,32 x 10^-3 x 10⁶ cm³/kmol

V₂ = 0,32 x 10³ cm³/kmol

V₂ = 320 XNUMX cm³/kmol

V₂ = 320 cm3/kmol

Vypočítejte počáteční objem (V₁):

W = P(V)₂ - V₁)

8,4 120 = 10 x XNUMX³ (0,32 x 10^-3 - V₁)

8,4 120 = 10 x XNUMX³ x 0,32 x 10^-3 – (120 × 10³ V₁)

8,4 = 120 × 0,32 – (120 × 10³ V₁)

8,4 = 38,4 – (120 × 10³ V₁)

(120 x 10³ V₁) = 38,4 – 8,4

(120 x 10³ V₁) = 30

V₁ = 30 / (120 x 10³)

V₁ = 0,25 x 10^-3 m³

V₁ = 0,25 x 10^-3 x 10⁶ cm³

V₁ = 0,25 x 10³ cm³

V₁ = 250 XNUMX cm³

V₁ = 250 cm³

Správná odpověď je E.

19. Argon lze považovat za ideální plyn. Plyn má zpočátku vnitřní energii E₁ a teplota T₁Plyn vykonává práci W, uvolňuje energii Q a konečný stav vnitřní energie je E._f a teplota T_fVelikost změny energie je znázorněna na obrázku výše. Jaký je závěr tohoto procesu?

A. Plyn podléhá izobarickému a T procesu_f < T_i

B. Plyn podléhá adiabatickým procesům a T_f < T_i

C. Plyn prochází izochorickým a T procesem_f < T_i

D. Plyn podléhá izotermickému ději a T_f = T_i

E. Plyn prochází izochorickým a T procesem_f = T_i

Diskuse

Na základě obrázku je počáteční energie (E_i) a konečná energie (E_f) se nemění, jinými slovy změna vnitřní energie má nulovou hodnotu. Vzorec pro změny vnitřní energie: ΔU = 3/2 N k ΔT

Na základě tohoto vzorce, pokud se změna vnitřní energie nula (ΔU=0), pak je změna teploty také nulová (ΔT=0). Nulová změna teploty znamená, že se teplota nemění. Pokud se teplota nemění, pak plyn prochází izotermickým procesem.

Správná odpověď je D.

Zdroj otázky:

Otázky z fyziky k celostátní zkoušce pro středoškolské/odborné gymnázium