20 نمونه سوال ترمودینامیک
فرآیند ترمودینامیکی
۱. در ترمودینامیک، یک گاز ایدهآل اگر… فرآیند ایزوترمال را طی میکند.
الف) با تغییر حالت گاز، دما همیشه ثابت میماند.
ب. همه مولکولها با سرعتهای مختلف حرکت میکنند
ج. همه شرایط گاز همیشه دما را تغییر میدهند
د. در دماهای بالا سرعت مولکولها بیشتر است
ه. فشار و حجم گاز تغییر نمیکند
پمباهاسان
ایزوترمال یا ایزوترمیک به معنای دمای ثابت است.
جواب صحیح الف است.
۲. همه گازهای ایدهآل تحت یک فرآیند ایزوژوریک قرار میگیرند، بنابراین...
الف) سرعت همه مولکولها یکسان است
ب. در دماهای بالا میانگین سرعت مولکولها بیشتر است
ج. فشار گاز ثابت میماند
د. گاز کار انجام خواهد داد
E. انرژی درونی ندارد
پمباهاسان
ایزوکوریک = حجم ثابت.
جواب صحیح B است.
۳. عبارت صحیح در مورد فرآیندهای ترمودینامیکی این است…
الف) همفشار فرآیند تغییر گاز در فشار ثابت است.
ب. ایزوباریک فرآیند تغییر گاز در دمای ثابت است.
ج. ایزوژوریک فرآیندی است که در آن گاز در فشار ثابت تغییر میکند.
د. ایزوترم فرآیند تغییر گاز در حجم ثابت است.
ه. ایزوژوریک فرآیندی از تغییر گاز در دمای ثابت است.
پمباهاسان
فشار ثابت = ایزوباریک
ایزوکوریک = حجم ثابت
ایزوترمال = دمای ثابت
جواب صحیح الف است.
قانون اول ترمودینامیک
۴. از نمودار PV زیر، مقدار کار گازی در فرآیندهای I و II متناسب است با ...
الف. ۲:۳
ب. ۳:۲
ج. ۲: ۱
دی. ۱۲:۶
ه. ۳:۷
پمباهاسان
معلوم است که:
فرآیند ۱:
فشار (P) = 20 نیوتن بر متر مربع
حجم اولیه (V 1 ) = 10 لیتر = 10 دسیمتر مکعب = 10 × 10-3 متر مکعب
حجم نهایی (V2 ) = 40 لیتر = 40 دسیمتر مکعب = 40 × 10-3 متر مکعب
فرآیند ۱:
فشار (P) = 15 نیوتن بر متر مربع
حجم اولیه (V 1 ) = 20 لیتر = 20 دسیمتر مکعب = 20 × 10-3 متر مکعب
حجم نهایی (V2 ) = 60 لیتر = 60 دسیمتر مکعب = 60 × 10-3 متر مکعب
پرسیده شد:
جواب:
کار گاز در فرآیند I:
W = P ΔV = P (V 2 –V 1 ) = (20)(40-10)(10-3 متر مکعب ) = (20)(30)(10-3 متر مکعب ) = (600)(10-3 متر مکعب ) = 0,6 متر مکعب
کار گازی در فرآیند II:
W = P ΔV = P (V 2 –V 1 ) = (15)(60-20)(10-3 متر مکعب ) = (15)(40)(10-3 متر مکعب ) = (600)(10-3 متر مکعب ) = 0,6 متر مکعب
مقایسه کار با گاز در فرآیندهای I و II:
0,6 متر مکعب : 0,6 متر مکعب
1: 1
پاسخ صحیح E است.
۵. از نمودار P – V، مقدار کار گاز در فرآیندهای I و II متناسب با ... است.
الف. ۲:۳
ب. ۳:۲
ج. ۲: ۱
دی. ۱۲:۶
ه. ۳:۷
پمباهاسان
معلوم است که:
فرآیند اول:
فشار (P) = 20 پاسکال
حجم ۲ (V1 ) = ۶۰ لیتر
حجم ۲ (V2 ) = ۶۰ لیتر
فرآیند دوم:
فشار (P) = 15 پاسکال
حجم ۲ (V1 ) = ۶۰ لیتر
حجم ۲ (V2 ) = ۶۰ لیتر
سوال: مقایسه کار با گاز در فرآیندهای I و II
جواب:
فرآیند ترمودینامیکی بر اساس نمودار بالا، یک فرآیند ایزوباریک (فشار ثابت) است.
کار انجام شده توسط گاز در فرآیند I:
W = P ( V2 – V1 )
W = (20)(40 – 10)
W = (20)(30)
W=600
کار انجام شده توسط گاز در فرآیند II:
W = P ( V2 – V1 )
W = (15)(60 – 20)
W = (15)(40)
W=600
مقایسه کار با گاز در فرآیندهای I و II:
600: 600
1: 1
پاسخ صحیح E است.
۶. گاز هلیوم طبق نمودار PV زیر گرم میشود. کار انجام شده توسط گاز هلیوم در فرآیند AB برابر است با...
الف. ۸۰ ژول 
ب. ۲۰۰ ژول
ج. ۲۸۰ ژول
د. ۴۸۰ ژول
E. 2 ژول
پمباهاسان
معلوم است که :
فشار (P) = 2 x 10 5 N/m 2 = 2 x 10 5 پاسکال
حجم اولیه (V 1 ) = 5 سانتیمتر مکعب = 5 × 10 -6 متر مکعب
حجم نهایی (V 2 ) = 15 سانتیمتر مکعب = 15 × 10 -6 متر مکعب
سوال : کار انجام شده توسط گاز در فرآیند AB
پاسخ :
W = ∆P ∆V
W = P ( V2 – V1 )
W = (2 x 10 5 )(15 x 10 -6 – 5 x 10 -6 )
W = (2 x 10 5 )(10 x 10 -6 ) = (2 x 10 5 )(1 x 10 -5 )
W = 2 ژول
پاسخ صحیح E است.
۷. به تصویر نگاه کنید! یک گاز ایدهآل فرآیندی را طی میکند که در آن فشار (P) به حجم (V) تبدیل میشود. کار انجام شده توسط گاز در این فرآیند برابر است با…
الف. ۲۵۰ ژول
ب. ۸ ژول
ج. ۱۶ ژول
دی. ۴۸ ژول
E. 4 ژول
پمباهاسان
معلوم است که :
فشار اولیه (P 1 ) = 4 پاسکال = 4 نیوتن بر متر مربع
فشار نهایی (P2 ) = 6 پاسکال = 6 نیوتن بر متر مربع
حجم اولیه (V1 ) = 2 متر مکعب
حجم نهایی (V2 ) = 4 متر مکعب
مورد نظر : کار انجام شده توسط گاز (W)
پاسخ :
کار انجام شده توسط گاز = مساحت زیر منحنی ab.
W = مساحت مثلث + مساحت مستطیل
برد = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = ۲ + ۸
W = 10 ژول
پاسخ صحیح E است.
۸. یک گاز ایدهآل فرآیند بستهی A → B → C → A را طی میکند. در یک چرخه، گاز به میزان ... کار انجام میدهد.
A. -2,0 X 103 J
ب. − ۵.۵ × ۱۰۳ ژول
ج. − ۸.۰ × ۱۰۵ ژول
د. ۲.۰ × ۱۰۶ ژول
E. 4,0 x 10 6 J
پمباهاسان
کار (W) = مساحت منحنی (مساحت مثلث درون خط مشخص شده با فلش).
W = ½ (20-10)(6 x 10^ 5 – 2 x 10^ 5 )
W = ½ (10)(4 x 10^ 5 )
W = (5)(4 x 10^ 5 )
W = 20 x 10 5 = 2 x 10 6 ژول
جواب صحیح D است.
موتور حرارتی
۹. یک ماشین ۲۰۰۰ ژول گرما را از یک منبع با دمای بالا جذب میکند و ۱۲۰۰ ژول را به یک منبع با دمای پایین پس میدهد. راندمان ماشین ... است.
الف. ۸۰٪
ب. ۷۵٪
ج. ۶۰٪
د. ۵۰٪
ه. ۴۰٪
پمباهاسان
معلوم است که:
گرمای جذب شده (Q H ) = 2000 ژول
گرمای آزاد شده (Q L ) = 1200 ژول
کار تولید شده توسط دستگاه (W) = 2000 – 1200 = 800 ژول
سوال : راندمان موتور حرارتی (e)
پاسخ :
فرمول محاسبه راندمان موتور حرارتی:
e = W / Q H = 800/2000 = 0,4 x 100% = 40%
پاسخ صحیح E است.
موتور کارنو
۱۰. بازده یک موتور کارنو که چرخه آن گرما را در دمای ۹۶۰ کلوین جذب و گرما را در دمای ۵۷۶ کلوین دفع میکند...
الف. ۸۰٪
ب. ۷۵٪
ج. ۶۰٪
د. ۵۰٪
ه. ۴۰٪
پمباهاسان
معلوم است که :
دمای بالا (TH ) = 960 کلوین
دمای پایین (TL ) = ۵۰۰ کلوین
سوال : بازده موتور کارنو (e)
پاسخ :
بازده موتور کارنو برابر است با 0,4 × 100% = 40%
جواب صحیح الف است.
۱۱. در نمودار PV موتور کارنو در زیر، W = ۶۰۰۰ ژول. مقدار گرمای آزاد شده توسط موتور در هر چرخه ... است.
الف. ۸۰ ژول
ب. ۲۰۰ ژول
ج. ۲۸۰ ژول
د. ۴۸۰ ژول
E. 9.600 ژول
پمباهاسان
معلوم است که:
کار (W) = ۳۷۵ ژول
دمای بالا (TH ) = 800 کلوین
دمای پایین (TL ) = 300 کلوین
پرسیده شد: س
جواب:
راندمان یک موتور حرارتی ایدهآل (موتور کارنو):
گرمای جذب شده توسط موتور کارنو:
W = e Q 1
6000 = (0,625) سوال 1
سوال ۱ = ۶۰۰۰ / ۰.۶۲۵
سوال ۱ = ۹۶۰۰
گرمای آزاد شده توسط موتور کارنو:
سوال ۲ = سوال ۱ – W
سوال ۲ = ۹۶۰۰ – ۶۰۰۰
Q2 = 3600 ژول
هیچ جواب درستی وجود ندارد.
۱۲. یک موتور کارنو با راندمان ۴۰٪ از یک مخزن گرم با دمای ۷۲۷ درجه سانتیگراد استفاده میکند. دمای مخزن سرد را تعیین کنید!
الف. ۸۰ درجه سانتیگراد
ب. ۵۰ درجه سانتیگراد
ج. 400 درجه سانتیگراد
د. 600 درجه سانتیگراد
۶۲۷ درجه سانتیگراد
پمباهاسان
معلوم است که:
راندمان (e) = 40% = 40/100 = 0,4
دمای بالا (TH ) = 727 درجه سانتیگراد + 273 = 1000 کلوین
سوال: دمای مخزن سرد را تعیین کنید
جواب:
دمای مخزن ۶۰۰–۲۷۳ = ۳۲۷ درجه سانتیگراد است
جواب صحیح الف است.
۱۳. نمودار P-V یک موتور کارنو مانند شکل زیر است! اگر موتور ۸۰۰ ژول گرما جذب کند، کار انجام شده برابر است با…
الف. 105,5 جی
ب. ۱۰۰ ژول
سی. ۲۰۰ ژول
دی. ۴۰۰ جی
ه. 636,7 ژول
پمباهاسان
معلوم است که:
دمای بالا (TH ) = 600 کلوین
دمای پایین (TL ) = 250 کلوین
گرمای جذب شده (Q1 ) = 800 ژول
پرسیده شده: تلاش (W)
جواب:
راندمان یک موتور حرارتی ایدهآل (موتور کارنو):
تلاشهای انجام شده عبارتند از:
W = e Q 1
W = (7/12)(800 ژول)
W = 466,7 ژول
جواب صحیح D است.
۱۴. یک موتور کارنو در دمای بالای ۶۰۰ کلوین کار میکند تا کار مکانیکی تولید کند. اگر این موتور ۶۰۰ ژول گرما را در دمای پایین ۴۰۰ کلوین جذب کند، آنگاه کار تولید شده برابر است با…
الف. 120 جی
ب. ۱۰۰ ژول
سی. ۲۰۰ ژول
دی. ۴۰۰ جی
ه. 200 ژول
پمباهاسان
معلوم است که :
دمای پایین (TL ) = ۵۰۰ کلوین
دمای بالا (TH ) = 600 کلوین
گرمای جذب شده (Q1 ) = 600 ژول
مورد نیاز : کار تولید شده توسط موتور کارنو (W)
پاسخ :
راندمان یک موتور حرارتی ایدهآل (موتور کارنو):
کار انجام شده توسط موتور کارنو:
W = e Q 1
W = (1/3)(600) = 200 ژول
پاسخ صحیح E است.
نظریه جنبشی گازها و ترمودینامیک
۱۵. در مخزنی، گاز ایدهآلی با حجم ۴ لیتر، دمای ۲۷ درجه سانتیگراد و فشار ۳ اتمسفر (۱ اتمسفر = ۱۰۵ نیوتن متر مربع ) وجود دارد. این گاز در فشار ثابت تا دمای ۸۷ درجه سانتیگراد فرآیند گرمایش را طی میکند. ظرفیت گرمایی گاز ۹ ژول بر کلوین است . حجم نهایی گاز و تغییر انرژی درونی گاز به ترتیب ... هستند.
الف. ۴.۲ لیتر، ΔU = ۲۰۰ ژول
ب. ۴.۴ لیتر، ΔU = ۲۴۰ ژول
ج. ۴.۶ لیتر، ΔU = ۲۸۰ ژول
د. ۴.۸ لیتر، ΔU = ۳۰۰ ژول
ه. ۴.۸ لیتر، ΔU = ۳۶۰ ژول
پمباهاسان
فرآیند ایزوباریک (فشار ثابت)
معلوم است که:
حجم اولیه یک گاز ایدهآل (V1 ) = 4 لیتر
دمای اولیه یک گاز ایدهآل (T1 ) = 27 درجه سانتیگراد + 273 = 300 کلوین
دمای نهایی گاز ایدهآل (T2 ) = 87 درجه سانتیگراد + 273 = 360 کلوین
فشار گاز ایدهآل (P) = 3 اتمسفر = 3 × 105 نیوتن متر -2
ظرفیت گرمایی گاز (C) = 9 JK -1
سوال: حجم نهایی گاز (V2 ) و تغییر انرژی درونی گاز (ΔU)
جواب:
حجم نهایی را با استفاده از فرمول قانون چارلز (فرآیند ایزوباریک یا فشار ثابت) محاسبه کنید:
تغییر حجم:
۱ لیتر = ۰.۰۰۱ متر مکعب
حجم اولیه (V1 ) = 4 (0,001 متر مکعب ) = 0,004 متر مکعب
حجم نهایی (V2 ) = 4,8 (0,001 متر مکعب ) = 0,0048 متر مکعب
تغییر حجم ( ΔV) = V2 – V1 = 0,0048 m3 – 0,004 m3 = 0,008 m3.
تغییرات دما:
تغییر دما (ΔT) = T 2 – T 1 = 360 کلوین – 300 کلوین = 60 کلوین
با استفاده از فرمول قانون اول ترمودینامیک، تغییر انرژی درونی (ΔU) یک گاز ایدهآل را محاسبه کنید:
ΔU = Q – W
شرح: ΔU = تغییر انرژی درونی، Q = گرما، W = کار.
کار (W) را در فشار ثابت محاسبه کنید:
W = P ΔV = (3 x 10 5 )( 0,0008) = (3 x 10 1 )( 8) = (30)(8) = 240 ژول
گرما (Q) را با استفاده از فرمول ظرفیت گرمایی (C) محاسبه کنید:
C = Q / ΔT
Q = (C) (ΔT) = (9) (60) = 540 ژول
تغییر انرژی درونی را محاسبه کنید:
ΔU = Q – W = ۲۵۰ ژول – ۲۰۰ ژول = ۵۰ ژول.
جواب صحیح D است.
۱۶. در یک مخزن، ۶ لیتر گاز ایدهآل با فشار ۲ اتمسفر (۱ اتمسفر = ۱۰۵ نیوتن متر مربع) و دمای ۲۷ درجه سانتیگراد وجود دارد. گاز در فشار ثابت تا دمای ۷۷ درجه سانتیگراد گرم میشود. اگر ظرفیت گرمایی گاز ۵ ژول بر کلوین باشد ، حجم نهایی و تغییر انرژی درونی گاز به ترتیب ... هستند.
الف. ۸ لیتر؛ ΔU = ۲۵۰ ژول
ب. ۸ لیتر؛ ΔU = ۲۰۰ ژول
ج. ۷ لیتر؛ ΔU = ۱۰۰ ژول
د. ۷ لیتر؛ ΔU = ۵۰ ژول
ه. ۷ لیتر؛ ΔU = ۲۰ ژول
پمباهاسان
فرآیند ایزوباریک (فشار ثابت)
معلوم است که:
حجم اولیه یک گاز ایدهآل (V1 ) = 6 لیتر
دمای اولیه یک گاز ایدهآل (T1 ) = 27 درجه سانتیگراد + 273 = 300 کلوین
دمای نهایی گاز ایدهآل (T2 ) = 77 درجه سانتیگراد + 273 = 350 کلوین
فشار گاز ایدهآل (P) = 2 اتمسفر = 2 × 105 نیوتن متر -2
ظرفیت گرمایی گاز (C) = 5 JK -1
سوال: حجم نهایی گاز (V2 ) و تغییر انرژی درونی گاز (ΔU)
جواب:
حجم نهایی را با استفاده از فرمول قانون چارلز (فرآیند ایزوباریک یا فشار ثابت) محاسبه کنید:
تغییر حجم:
۱ لیتر = ۰.۰۰۱ متر مکعب
حجم اولیه (V1 ) = 6 (0,001 متر مکعب ) = 0,006 متر مکعب
حجم نهایی (V2 ) = 7 (0,001 متر مکعب ) = 0,007 متر مکعب
تغییر حجم ( ΔV) = V2 – V1 = 0,007 m3 – 0,006 m3 = 0,001 m3.
تغییرات دما:
تغییر دما (ΔT) = T 2 – T 1 = 350 کلوین – 300 کلوین = 50 کلوین
با استفاده از فرمول قانون اول ترمودینامیک، تغییر انرژی درونی (ΔU) یک گاز ایدهآل را محاسبه کنید:
ΔU = Q – W
شرح: ΔU = تغییر انرژی درونی، Q = گرما، W = کار.
کار (W) را در فشار ثابت محاسبه کنید:
W = P ΔV = (2 x 10 5 )( 0,001) = (2 x 10 2 )(1 ) = (200)(1) = 200 ژول
گرما (Q) را با استفاده از فرمول ظرفیت گرمایی (C) محاسبه کنید:
C = Q / ΔT
Q = (C) (ΔT) = (5) (50) = 250 ژول
تغییر انرژی درونی را محاسبه کنید:
ΔU = Q – W = ۲۵۰ ژول – ۲۰۰ ژول = ۵۰ ژول.
جواب صحیح D است.
فرآیند ترمودینامیکی
۱۷. به نمودار کناری و عبارات زیر نگاه کنید!
(1) فرآیند AB ایزوباریک است و W = P(V)2 - V1)
(2) فرآیند BC آدیاباتیک است و ΔU = Q
(3) فرآیند BC ایزوکوریک است و ΔU = Q
(4) فرآیند CA ایزوترمال است و سیستم گرما جذب میکند.
عبارت صحیح این است…
الف. (1) و (3)
ب. (1) و (4)
ج. (2) و (3)
د. (2) و (4)
ه. (3) و (4)
پمباهاسان
(1 ) فرآیند AB ایزوباریک است و W = P ( V2 – V1 )
فشار همفشار = فشار ثابت. فشار ثابت با یک خط مستقیم در امتداد P1 از A تا B نشان داده شده است. در این فرآیند، فشار ثابت میماند اما در جایی که حجم افزایش مییابد، تغییر حجم وجود دارد. اگر حجم افزایش یابد، سیستم روی محیط اطراف کار انجام میدهد، که در آن مقدار کار (W) نتیجه حاصلضرب فشار (P) و تغییر حجم (ΔU) است.
(3) فرآیند BC ایزوکوریک است و ΔU = Q
ایزوکوریک = حجم ثابت. حجم ثابت با یک خط مستقیم در امتداد V2 از B تا C نشان داده شده است. در این فرآیند، حجم ثابت میماند اما در جایی که فشار افزایش مییابد، تغییر در فشار وجود دارد. حجم ثابت است، بنابراین هیچ کاری انجام نمیشود، که در آن W = 0. فرمول قانون اول ترمودینامیک ΔU = Q – W است، که در آن ΔU = تغییر در انرژی داخلی، Q = گرما و W = کار است. اگر کاری وجود نداشته باشد، W = 0، بنابراین ΔU = Q.
جواب صحیح الف است.
18. به نمودار چرخه ترمودینامیکی زیر نگاه کنید!
از عبارت زیر:
(1) A – B = ایزوکوریک، کار به تغییرات دما بستگی دارد
(2) B – C = آدیاباتیک، بدون تغییر گرما
(3) B – C = ایزوباریک، کار به تغییرات حجم بستگی دارد
(4) C – A = فرآیند با تلاشی از خارج از سیستم رخ میدهد
حقیقت این است…
الف. (1) و (2)
ب. (1) و (3)
ج. (2) و (3)
د. (2) و (4)
ه. (3) و (4)
پمباهاسان
(1) A – B = ایزوکوریک، کار به تغییرات دما بستگی دارد
بله، این فرآیند ایزوکوریک (حجم ثابت) است. با این حال، حجم ثابت میماند، بنابراین هیچ کاری انجام نمیشود. کار زمانی رخ میدهد که تغییری در حجم ایجاد شود. بنابراین، این جمله نادرست است.
(3) B – C = ایزوباریک، کار به تغییرات حجم بستگی دارد
فشار همفشار = فشار ثابت. فشار ثابت با یک خط مستقیم از B به C نشان داده میشود. در این فرآیند، تغییری در حجم سیستم رخ میدهد که در آن حجم سیستم افزایش مییابد. افزایش حجم سیستم به این معنی است که سیستم روی محیط کار انجام میدهد.
(4) C – A = فرآیند با تلاشی از خارج از سیستم رخ میدهد
در این فرآیند، حجم سیستم کاهش مییابد و فشار سیستم کم میشود. کاهش حجم سیستم به این معنی است که محیط روی سیستم کار انجام میدهد. به عبارت دیگر، کار به صورت خارجی انجام میشود.
پاسخ صحیح E است.
قوانین ترمودینامیک
۱۹. به تصویر نگاه کنید! یک گاز ایدهآل فرآیندی را طی میکند که در آن فشار (P) به حجم (V) تبدیل میشود. کار انجام شده توسط گاز در این فرآیند ...
الف. ۲۵۰ ژول
ب. ۸ ژول
ج. ۱۶ ژول
دی. ۴۸ ژول
E. 4 ژول
پمباهاسان
شناخته شده است :
فشار اولیه (P)1) = ۴ پاسکال = ۴ نیوتن بر متر مربع2
فشار نهایی (P)2) = ۴ پاسکال = ۴ نیوتن بر متر مربع2
حجم اولیه (V)1) = ۴ متر3
حجم نهایی (V)2) = ۴ متر3
پرسیده شد : کار انجام شده توسط گاز (W)
جواب :
کار انجام شده توسط گاز = مساحت زیر منحنی ab.
W = مساحت مثلث + مساحت مستطیل
برد = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = ۲ + ۸
W = 10 ژول
پاسخ صحیح E است.
۲۰. یک گاز ایدهآل فرآیند بستهی A → B → C → A را طی میکند. در یک چرخه، گاز به میزان ... کار انجام میدهد.
الف. −۲.۰ × ۱۰3 J
ب. −۵.۵ × ۱۰3 J
ج. −۸.۰ × ۱۰5 J
د. ۲.۰ × ۱۰6 J
ه. ۴.۰ × ۱۰6 J
پمباهاسان
کار (W) = مساحت منحنی (مساحت مثلث درون خط مشخص شده با فلش).
W = ½ (20-10)(6 x 105 - 2 x 105)
W = ½ (10)(4 x 105)
W = (5)(4 x 105)
عرض = ۱۲ × ۱۰5 = 2 10 XNUMX6 ژول
جواب صحیح D است.
منبع سوال:
سوالات فیزیک آزمون سراسری برای دبیرستان/هنرستان فنی و حرفه ای
