نمونه سوالات نظریه جنبشی گازها

۱۹ مثال از نظریه جنبشی گازها

۱. یک گاز ایده‌آل در یک ظرف دربسته در ابتدا فشار P و حجم V دارد. اگر فشار گاز به ۴ برابر مقدار اولیه افزایش یابد و حجم گاز ثابت بماند، نسبت انرژی جنبشی اولیه و انرژی جنبشی نهایی گاز ... است.
پمباهاسان
شناخته شده است :
فشار اولیه (P)₁) = پ
فشار نهایی (P)₂) = 4P
حجم اولیه (V)₁) = V
حجم نهایی (V)₂) = V
پرسیده شد مقایسه انرژی جنبشی اولیه و انرژی جنبشی نهایی (EK)₁ : ای کی₂)
جواب :
رابطه بین فشار (P)، حجم (V) و انرژی جنبشی (EK) یک گاز ایده‌آل :
مقایسه انرژی جنبشی اولیه و انرژی جنبشی نهایی :
2. میانگین انرژی جنبشی انتقالی مولکول‌های گاز را در دمای 57 تعیین کنید^oC!
پمباهاسان
شناخته شده است :
دمای گاز (T) = 57^oC + 273 = 330 کلوین
ثابت بولتزمن (k) = 1,38 x 10^-23 ژول/کلوین
پرسیده شد : میانگین انرژی جنبشی انتقالی
جواب :
هوبونگان آنتارا انرژی جنبشی و دمای گاز :
میانگین انرژی جنبشی انتقالی :
۳. گازی در دمای ۲۷^oC در یک ظرف دربسته قرار دارد. برای افزایش انرژی جنبشی آن به دو برابر انرژی جنبشی اولیه، گاز باید تا دمای... گرم شود.
پمباهاسان
شناخته شده است :
دمای اولیه (T)₁) = 27،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX،XNUMX^oC + 273 = 300 کلوین
انرژی جنبشی اولیه = EK
انرژی جنبشی نهایی = ۴ کیلوژول
پرسیده شد دمای نهایی (T)₂)
جواب :
دمای نهایی گاز ۶۰۰ کلوین یا ۳۲۷ است.^oC.

۴. یک گاز ایده‌آل در یک فضای بسته قرار دارد. گاز ایده‌آل تا زمانی که سرعت متوسط ​​ذرات گاز به ۳ برابر سرعت اولیه افزایش یابد، گرم می‌شود. اگر دمای اولیه گاز ۲۷^oC، سپس دمای نهایی گاز ایده‌آل ... است.
پمباهاسان
شناخته شده است :
دمای اولیه = ۲۷^oC + 273 = 300 کلوین
سرعت اولیه = v
سرعت نهایی = ۲ ولت
پرسیده شد : دمای نهایی گاز ایده‌آل
جواب :

سرعت متوسط ​​نهایی = ۲ ضربدر سرعت متوسط ​​اولیه

۵. سه مول گاز در اتاقی با حجم ۳۶ لیتر قرار دارند. هر مولکول گاز انرژی جنبشی ۵ ضربدر ۱۰ دارد.^-21 ژول. ثابت جهانی گازها = ۸.۳۱۵ ژول بر مول.کلوین و ثابت بولتزمن = ۱.۳۸ ضربدر ۱۰^-23 J/K. فشار گاز اتاق را محاسبه کنید!
پمباهاسان
شناخته شده است :
تعداد مول‌ها (n) = 3 مول
حجم = ۳۶ لیتر = ۳۶ دسی‌متر مربع³ = ۳۶ ضربدر ۱۰^-3 m³
ثابت بولتزمن (k) = 1,38 x 10^-23 جی/کی
انرژی جنبشی (EK) = 5 x 10^-21 ژول
ثابت جهانی گازها (R) = 8,315 J/mol.K
پرسیده شد فشار گاز (P)
جواب :
دما (T) را با استفاده از فرمول انرژی جنبشی گاز و دما محاسبه کنید:

فشار گاز را با استفاده از فرمول قانون گاز ایده‌آل (بر حسب تعداد مول، n) محاسبه کنید:

فشار گاز ۱.۶۷ × ۱۰۵ ^پاسکال یا ۱.۶۷ اتمسفر است.

۸. در یک ظرف بسته، حجم گاز تا ۲ برابر حجم اولیه (V) منبسط می‌شود._o = حجم اولیه، P_o = فشار اولیه) و دمای گاز به 4 برابر مقدار اولیه افزایش می‌یابد. فشار گاز ... می‌شود.
A. P_o
ب. ۲ پ_o
ج. ۴ پ_o
دی. ۶ پ_o
ه. ۸ پ_o
پمباهاسان
معلوم است که:
حجم اولیه گاز (V)₁) = V_o
حجم نهایی گاز (V)₂) = ۲ ولت_o
دمای اولیه گاز (T)₁) = تی
دمای نهایی گاز (T)₂) = 4T
فشار اولیه گاز (P)₁) = پ_o
پرسیده شد: فشار گاز نهایی (P)₂)
جواب:

جواب صحیح B است.

۹. مقدار مشخصی از گاز ایده‌آل تحت یک فرآیند ایزوترمال قرار می‌گیرد، به طوری که فشار ۲ برابر فشار اولیه می‌شود، سپس حجم ... می‌شود.
الف. ۶ برابر اصل
ب. ۵ برابر اصل
ج. ½ برابر مقدار اولیه
د. ¼ برابر مقدار اولیه
ه. هنوز
پمباهاسان
ایزوترمیک = دمای ثابت
معلوم است که:
حجم اولیه گاز (V)₁) = V
فشار اولیه گاز (P)₁) = پ
فشار گاز نهایی (P)₂) = 2P
پرسیده شد: حجم نهایی گاز (V)₂)
جواب:
P₁ V₁ = پ₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ ولت
جواب صحیح C است.

۸. در یک ظرف بسته، حجم گاز به ۲ برابر حجم اولیه افزایش می‌یابد (V _o = حجم اولیه، P _o = فشار اولیه) و دمای گاز به ۴ برابر مقدار اولیه افزایش می‌یابد. فشار گاز ... می‌شود.

A. P_o
ب. ۲ پ_o
ج. ۴ پ_o
دی. ۶ پ_o
ه. ۸ پ_o

پمباهاسان
شناخته شده است :
حجم اولیه گاز (V)₁) = V_o
حجم نهایی گاز (V)₂) = ۲ ولت_o
دمای اولیه گاز (T)₁) = تی
دمای نهایی گاز (T)₂) = 4T
فشار اولیه گاز (P)₁) = پ_o
پرسیده شد فشار نهایی گاز (P)₂)
جواب :
جواب صحیح B است.

۹. مقدار مشخصی از گاز ایده‌آل تحت یک فرآیند ایزوترمال قرار می‌گیرد، به طوری که فشار ۲ برابر فشار اولیه می‌شود، سپس حجم ... می‌شود.

الف. ۶ برابر اصل
ب. ۵ برابر اصل
ج. ½ برابر مقدار اولیه
د. ¼ برابر مقدار اولیه
ه. هنوز

پمباهاسان
ایزوترمیک = دمای ثابت
شناخته شده است :
حجم اولیه گاز (V)₁) = V
فشار اولیه گاز (P)₁) = پ
فشار گاز نهایی (P)₂) = 2P
پرسیده شد : حجم نهایی گاز (V)₂)
جواب :
P₁ V₁ = پ₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ ولت
جواب صحیح C است.

۱۰. فشار یک گاز ایده‌آل در یک فضای بسته در برابر دیواره‌های لوله به صورت زیر فرموله می‌شود :

P = ^2N / _3V EK

P = فشار (Pa)

N = تعداد مولکول‌های گاز (ذرات)

V = حجم گاز

EK = میانگین انرژی جنبشی مولکول‌ها (J).

جمله صحیح در مورد فرمول بالا این است…

الف) فشار گاز بر دیواره به تعداد مولکول‌ها در واحد حجم بستگی دارد.

ب- انرژی جنبشی گاز به فشاری که مولکول ها به دیواره ها وارد می کنند بستگی ندارد.

ج. حجم گاز درون سیلندر در صورت تغییر فشار گاز تغییر نمی‌کند.

د- تعداد مولکول های گاز کاهش می یابد، بنابراین انرژی جنبشی مولکول ها افزایش خواهد یافت.

ه- حجم گاز افزایش می یابد، بنابراین تعداد مولکول های گاز افزایش می یابد.

پمباهاسان

محفظه بسته است، بنابراین حتی اگر فشار گاز تغییر کند، حجم گاز در لوله تغییر نمی‌کند.

جواب صحیح C است.

۱۱. فشار یک گاز ایده‌آل در یک فضای بسته در برابر دیواره لوله به صورت P = (2N / 3V) EK فرموله می‌شود. P = فشار (Pa)، N = تعداد مولکول‌ها ( ذرات) گاز و EK میانگین انرژی جنبشی مولکول‌ها (J) است. بر اساس این معادله، عبارت صحیح ... است.

الف) فشار گاز بر روی دیواره به میانگین انرژی جنبشی مولکول‌ها بستگی دارد.

ب) انرژی جنبشی گاز به فشاری که مولکول‌ها به دیواره‌ها وارد می‌کنند بستگی دارد.

ج. اگر فشار گاز تغییر کند، دمای گاز درون لوله تغییر خواهد کرد.

د) اگر تعداد مولکول‌های گاز کاهش یابد، حجم انرژی جنبشی مولکول‌ها کاهش می‌یابد.

ه. اگر حجم گاز افزایش یابد، فشار گاز کاهش خواهد یافت.

پمباهاسان

معلوم است که:

فرمول فشار: P = (2N / 3V) EK

P = فشار

N = تعداد مولکول‌های ذرات گاز

V = حجم گاز

EK = انرژی جنبشی متوسط

P با N و EK نسبت مستقیم دارد.

P با V نسبت معکوس دارد

N مستقیماً با حجم متناسب است

N با EK نسبت معکوس دارد.

پرسیدند: کدام جمله درست است؟

جواب:

گزینه الف اشتباه است زیرا بر اساس فرمول بالا، فشار گاز (P) به انرژی جنبشی بستگی دارد، نه به میانگین انرژی جنبشی.

گزینه ب اشتباه است زیرا فشار به انرژی جنبشی گاز بستگی دارد، نه برعکس.

گزینه C اشتباه است زیرا بر اساس فرمول بالا، دما به فشار بستگی ندارد.

D اشتباه است زیرا N با EK نسبت معکوس دارد، به این معنی که اگر N بزرگ باشد، EK نیز بزرگ است.

گزینه E صحیح است زیرا فشار (P) با حجم (V) نسبت معکوس دارد.

پاسخ صحیح E است.

۱۲. اگر یک گاز ایده‌آل در یک ظرف فشرده شود (تحت فشار قرار گیرد)، گاز ... را تجربه خواهد کرد.

الف. کاهش سرعت ذرات

ب. کاهش دما

ج. افزایش دما

د. افزودن ذرات گاز

ه. کاهش ذرات گاز

پمباهاسان

قانون گاز ایده‌آل (بر حسب مول) :

PV = nRT

قانون گاز ایده‌آل (بر اساس تعداد مولکول‌ها) :

PV = NkT

رابطه بین انرژی جنبشی و دمای گاز :

EK = 3/2 کیلوتن

اطلاعات:

P = فشار، V = حجم، T = دما، n = تعداد مول‌ها، N = تعداد مولکول‌ها، R = ثابت جهانی گازها، k = ثابت بولتزمن

با توجه به سه فرمول فوق، نتایج زیر حاصل می‌شود:

– اگر گاز فشرده شود، حجم (V) گاز کاهش می‌یابد.

اگر حجم (V) گاز کاهش یابد، فشار (P) گاز افزایش و دمای (T) گاز افزایش می‌یابد.

– اتاق بسته است (V ثابت است) بنابراین تعداد مول‌های گاز (n) و تعداد ذرات گاز (N) تغییر نمی‌کنند.

– اگر دمای (T) گاز افزایش یابد، انرژی جنبشی (EK) گاز افزایش می‌یابد. اگر انرژی جنبشی گاز افزایش یابد، سرعت ذرات گاز افزایش می‌یابد (EK = ½ mv^ ² ، v = سرعت).

جواب صحیح C است.

۱۳. مقداری از گاز ایده‌آل در یک لوله بسته به صورت ایزوکور گرم می‌شود به طوری که دمای آن به چهار برابر دمای اولیه‌اش افزایش می‌یابد. میانگین انرژی جنبشی مولکول‌های گاز ایده‌آل ... است.

الف. ¼ برابر مقدار اولیه

ب. ½ برابر مقدار اولیه

ج. مانند قبل

د. دوباره 2 بار

ه. دو برابر اصل

پمباهاسان

ایزوکوریک = حجم ثابت

رابطه بین میانگین انرژی جنبشی (EK) و دما (T) یک گاز با معادله زیر بیان می‌شود:

EK = 3/2 کیلوتن

شرح: EK = انرژی جنبشی، T = دما، ½ = ثابت، k = ثابت بولتزمن.

بر اساس این فرمول، به نظر می‌رسد که انرژی جنبشی با دما نسبت مستقیم دارد. بنابراین، هر چه دما بالاتر باشد، انرژی جنبشی نیز بیشتر است. اگر دما چهار برابر شود، انرژی جنبشی نیز چهار برابر خواهد شد.

پاسخ صحیح E است.

۱۴. یک گاز ایده‌آل با فشار P و حجم V در یک فضای بسته. اگر فشار گاز در فضا به ۱/۴ مقدار اولیه در حجم ثابت کاهش یابد، نسبت انرژی جنبشی قبل و بعد از کاهش فشار ... است.

الف. ۲:۳

ب. ۳:۲

ج. ۲: ۱

دی. ۱۲:۶

ه. ۳:۷

پمباهاسان

معلوم است که :

حجم اولیه = V

حجم نهایی = V

فشار اولیه گاز = P

فشار نهایی گاز = ¼ P

سوال : مقایسه انرژی جنبشی اولیه و انرژی جنبشی نهایی (EK ₁ : EK ₂ )

پاسخ :

رابطه بین فشار (P)، حجم (V) و انرژی جنبشی (EK) گاز:

مقایسه انرژی جنبشی اولیه و انرژی جنبشی نهایی:

جواب صحیح D است.

۱۵. دمای یک گاز ایده‌آل در یک لوله به صورت EK = 3/2 kT فرموله می‌شود، که در آن T نشان دهنده دمای مطلق و EK = میانگین انرژی جنبشی مولکول‌های گاز است. بر اساس معادله بالا…

الف) هرچه دمای گاز بالاتر باشد، انرژی جنبشی آن کمتر است.

ب- هر چه دمای گاز بیشتر باشد، سرعت حرکت ذرات گاز کمتر است.

ج- هر چه دمای گاز بیشتر باشد، ذرات گاز سریعتر حرکت می کنند.

د. دمای گاز با انرژی جنبشی گاز نسبت معکوس دارد

هـ. دمای گاز بر حرکت ذرات گاز تأثیری ندارد.

پمباهاسان

بر اساس فرمول بالا، دما با انرژی جنبشی نسبت مستقیم دارد. هرچه دما بالاتر باشد، انرژی جنبشی بیشتر است. انرژی جنبشی با سرعت حرکت ذرات گاز متناسب است (EK = ½ mv^ ² ، که در آن EK = انرژی جنبشی، v = سرعت). هرچه انرژی جنبشی بیشتر باشد، حرکت ذرات گاز سریع‌تر است.

جواب صحیح C است.

۷. عواملی که بر انرژی جنبشی گاز در یک فضای بسته تأثیر می‌گذارند:

(1) فشار

(2) حجم

(3) دما

(4) انواع مواد

عبارت صحیح این است که….

الف. (1) و (2)

ب. (1) و (3)

ج. (1) و (4)

د. فقط (2)

ه. فقط (3)

پمباهاسان

فضا بسته است، بنابراین حجم گاز ثابت است و حجم گاز بر انرژی جنبشی تأثیری ندارد.

جواب صحیح B است.

۱۶. به عبارت زیر توجه کنید!

(1) تعداد ذرات گاز افزایش یافته است

(2) تعداد خال‌ها کاهش می‌یابد

(3) دما افزایش یافته است

(4) حجم افزایش یافته است

عواملی که می‌توانند فشار گاز را در یک فضای بسته افزایش دهند با عدد ... نشان داده شده‌اند.

پمباهاسان

معادله فشار گاز در یک فضای بسته:

شرح:

P = فشار، N = تعداد مولکول‌های گاز، m = جرم، v = سرعت متوسط ​​مولکول‌ها، V = حجم ظرف، n = تعداد مول‌ها.

بر اساس معادله بالا،

اگر تعداد ذرات گاز (N) افزایش یابد، فشار گاز (P) افزایش می‌یابد.

اگر تعداد مول‌ها (n) کاهش یابد، فشار گاز (P) نیز کاهش می‌یابد.

اگر دما (T) افزایش یابد، فشار گاز (P) افزایش می‌یابد.

اگر حجم (V) افزایش یابد، فشار گاز (P) کاهش می‌یابد.

بنابراین عواملی که می‌توانند فشار گاز را در یک فضای بسته افزایش دهند ۱ و ۳ هستند.

۱۷. گاز آرگون در یک اتاق بسته قرار دارد وقتی دما به دو برابر مقدار اولیه تغییر می‌کند، سپس سرعت حرکت ذرات گاز آرگون به... برابر مقدار اولیه تغییر می‌کند.

پمباهاسان

شناخته شده است:

دمای اولیه = T

دمای نهایی = 2T

سرعت اولیه = v

سوال: سرعت نهایی = ….v

پاسخ:

فرمول رابطه بین سرعت، میانگین انرژی جنبشی و دمای گاز:

شرح:

v = سرعت، k = ثابت بولتزمن، T = دما، m = جرم

سرعت اولیه:

فرض کنید k = 1، T = 1 و m = 1 باشد.

اگر دمای نهایی = ۲ باشد، سرعت نهایی برابر است با:

سرعت نهایی = √۲ برابر سرعت اولیه.

۱۸. مقدار مشخصی از گاز تک اتمی ایده‌آل در ابتدا فشار ۱۲۰ کیلوپاسکال دارد. سپس، گاز در فشار ثابت گرم می‌شود تا منبسط شود. فرض کنید ثابت جهانی گاز به صورت R J.mol ^-1 .K ^-1 بیان می‌شود . اگر در این فرآیند دمای گاز به ۳۸.۴ R/K کلوین افزایش یابد و کار انجام شده بر کیلومترمول توسط گاز برای انبساط ۸.۴ ژول باشد، آنگاه حجم اولیه گاز بر کیلومترمول ... است.

الف. ۲۱۰ سی‌سی

ب. ۵۰۰ سی‌سی

ج. ۲۳۵ سی‌سی

د. ۲۴۰ سی‌سی

۲۵۰ سی‌سی

پمباهاسان

شناخته شده است:

فشار (P) = 120 کیلو پاسکال = 120.000 پاسکال

ثابت جهانی گازها = R

دما (T) = 38,4/R

کار (وات) بر کیلومول = ۸.۴ ژول

پرسیده شده: حجم اولیه (V1 ₎ در هر کیلومول

پاسخ:

حجم نهایی (V2) را محاسبه _کنید :

PV2 ₌ n RT

۱۲۰۰۰۰ (V ₂ ) = R (38,4/R)

۱۲۰۰۰۰ (V^ ₂ ) = ۳۸.۴

V2 = 38,4 / _120.000

V2 = _0,00032

V2 = 0,32 x 10 ^-3 _m 3 ^/ kmol

V ₂ = 0,32 x 10 ^-3 x 10 ⁶ cm ³ /kmol

V2 = 0,32 x 103 ^{سانتی‌متر} مکعب ^/ کیلومتر _مول

V2 = 320 سانتی‌متر _مکعب ^/ کیلومترمول

V2 = 320 سی سی/ _{کیلومتر}

حجم اولیه (V1) را محاسبه _کنید :

W = P ( _V2 – _V1 )

۸.۴ = ۱۲۰ × ۱۰ ^۳ (۰.۳۲ × ۱۰ ^-۳ – V _۱ )

۸.۴ = ۱۲۰ × ۱۰ ^۳ × ۰.۳۲ × ۱۰ ^-۳ – (۱۲۰ × ۱۰ ^۳ V _۱ )

۸.۴ = ۱۲۰ × ۰.۳۲ – (۱۲۰ × ^۱۰۳ ولت _۱ )

۸.۴ = ۳۸.۴ – (۱۲۰ ضربدر ^۱۰۳ ولت _۱ )

(120 ضربدر 10 ^{^3} ولت ₎ = 38,4 – 8,4

(120 ضربدر 10 ^{^3} ولت ) = ₃₀

V ₁ = 30 / (120 × ¹⁰³ )

V ₁ = 0,25 x 10 ^-3 متر ^مکعب

V ₁ = 0,25 x 10 ^-3 x 10 ⁶ سانتی متر ³

V ₁ = 0,25 x 10 ³ سانتی متر ³

V ₁ = 250 سانتی متر ³

حجم _۱ = ۲۵۰ سی‌سی

پاسخ صحیح E است.

۱۹. گاز آرگون را می‌توان به عنوان یک گاز ایده‌آل در نظر گرفت. این گاز در ابتدا انرژی درونی E دارد.₁ و دمای T₁گاز با انجام کار W، فرآیندی را طی می‌کند که در آن انرژی به ارزش Q آزاد می‌شود و حالت نهایی انرژی درونی E است._f و دمای T_fبزرگی تغییر انرژی در تصویر بالا نشان داده شده است. نتیجه این فرآیند چیست؟

الف. گاز تحت یک فرآیند ایزوباریک قرار می‌گیرد و T _f < Ti _i

ب. گاز تحت فرآیند آدیاباتیک قرار می‌گیرد و T _f < Ti _i

ج. گاز تحت فرآیند ایزوکوریک قرار می‌گیرد و T _f < Ti _i

د. گاز تحت فرآیند ایزوترمال قرار می‌گیرد و T _f = Ti _i

ه. گاز تحت فرآیند ایزوکوریک قرار می‌گیرد و T _f = Ti _i

پمباهاسان

بر اساس تصویر، انرژی اولیه (E _i ) و انرژی نهایی (E _f ) تغییر نمی‌کنند، به عبارت دیگر تغییر انرژی داخلی صفر است. فرمول تغییر انرژی داخلی: ΔU = 3/2 N k ΔT

بر اساس این فرمول، اگر تغییر انرژی درونی صفر باشد (ΔU=0)، تغییر دما نیز صفر است (ΔT=0). تغییر دمای صفر به این معنی است که دما بدون تغییر باقی می‌ماند. اگر دما بدون تغییر باقی بماند، گاز در حال انجام یک فرآیند ایزوترمال است.

جواب صحیح D است.

منبع سوال:

سوالات فیزیک آزمون سراسری برای دبیرستان/هنرستان فنی و حرفه ای