Esimerkkikysymyksiä kaasujen kineettisestä teoriasta

19 Esimerkkejä kaasujen kineettisestä teoriasta

1. Suljetussa astiassa olevan ideaalikaasun alupaine on P ja tilavuus V. Jos kaasun painetta nostetaan nelinkertaiseksi alkuperäiseen verrattuna ja kaasun tilavuus pysyy vakiona, kaasun alkuperäisen ja lopullisen kineettisen energian suhde on...
Keskustelu
Se tiedetään :
Alkupaine (P₁) = P
Loppupaine (P₂) = 4P
Alkuperäinen tilavuus (V₁) = V
Lopputilavuus (V₂) = V
Kysytty Alkuperäisen ja lopullisen kineettisen energian (EK) vertailu₁ EK₂)
Jawab :
Ideaalisen kaasun paineen (P), tilavuuden (V) ja kineettisen energian (EK) välinen suhde :
Alkuperäisen ja lopullisen kineettisen energian vertailu :
2. Määritä kaasumolekyylien keskimääräinen translaatiokineettinen energia 57 °C:n lämpötilassa^oC!
Keskustelu
Se tiedetään :
Kaasun lämpötila (T) = 57^oC + 273 = 330 kelviniä
Boltzmannin vakio (k) = 1,38 x 10^-23 Joule/Kelvin
Kysytty Keskimääräinen translaatiokineettinen energia
Jawab :
Suhde välillä kineettinen energia ja kaasun lämpötila :
Keskimääräinen translaatiokineettinen energia :
3. Kaasu, jonka lämpötila on 27 °C^oC on suljetussa astiassa. Jotta sen kineettinen energia nousisi kaksinkertaiseksi alkuperäisestä kineettisestä energiastaan, kaasu on lämmitettävä lämpötilaan...
Keskustelu
Se tiedetään :
Alkulämpötila (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K
Alkuperäinen kineettinen energia = EK
Lopullinen liike-energia = 4 EK
Kysytty Loppulämpötila (T₂)
Jawab :
Kaasun lopullinen lämpötila on 600 K eli 327^oC.

4. Ideaalikaasu on suljetussa tilassa. Ideaalikaasua kuumennetaan, kunnes kaasuhiukkasten keskinopeus kasvaa kolminkertaiseksi alkuperäiseen nopeuteen verrattuna. Jos kaasun alkulämpötila on 27^oC, niin ideaalikaasun lopullinen lämpötila on...
Keskustelu
Se tiedetään :
Alkulämpötila = 27^oC + 273 = 300 kelviniä
Alkunopeus = v
Loppunopeus = 2v
Kysytty Ideaalikaasun loppulämpötila
Jawab :

Lopullinen keskinopeus = 2 x Alkuperäinen keskinopeus

5. Kolme moolia kaasua on 36 litran tilavuudessa olevassa huoneessa. Jokaisen kaasumolekyylin liike-energia on 5 x 10^-21 Joule. Yleinen kaasuvakio = 8,315 J/mol·K ja Boltzmannin vakio = 1,38 x 10^-23 J/K. Laske huoneen kaasunpaine!
Keskustelu
Se tiedetään :
Moolien lukumäärä (n) = 3 mol
Tilavuus = 36 litraa = 36 dm3³ = 36 × 10^-3 m³
Boltzmannin vakio (k) = 1,38 x 10^-23 J / K
Kineettinen energia (EK) = 5 x 10^-21 Joule
Yleinen kaasuvakio (R) = 8,315 J/mol·K
Kysytty kaasunpaine (P)
Jawab :
Laske lämpötila (T) käyttämällä kaasun kineettisen energian ja lämpötilan kaavaa:

Laske kaasunpaine ideaalikaasulain kaavalla (moolien lukumääränä, n):

Kaasun paine on 1,67 x ¹⁰⁵ Pascal eli 1,67 ilmakehää.

6. Suljetussa astiassa kaasun tilavuus laajenee kaksinkertaiseksi alkuperäiseen tilavuuteensa nähden (V_o = alkuperäinen tilavuus, P_o = alkupaine) ja kaasun lämpötila nousee nelinkertaiseksi alkuperäiseen verrattuna. Kaasun paineesta tulee...
A.P_o
B. 2 P_o
C. 4 P_o
D. 6 P_o
E. 8 P_o
Keskustelu
Tiedetään, että:
Kaasun alkutilavuus (V₁) = V_o
Kaasun lopullinen tilavuus (V₂) = 2 V_o
Kaasun alkulämpötila (T₁) = T
Kaasun lopullinen lämpötila (T₂) = 4T
Alkuperäinen kaasunpaine (P₁) = P_o
Kysytty: Lopullinen kaasunpaine (P₂)
Vastaus:

Oikea vastaus on B.

7. Tietty määrä ideaalikaasua käy läpi isotermisen prosessin, jossa paine nousee kaksinkertaiseksi alkuperäiseen paineeseen verrattuna, minkä jälkeen tilavuus muuttuu...
A. 4 kertaa alkuperäinen
B. 2 kertaa alkuperäinen
C. ½ kertaa alkuperäinen
D. ¼ kertaa alkuperäinen
E. edelleen
Keskustelu
Isoterminen = vakiolämpötila
Tiedetään, että:
Kaasun alkutilavuus (V₁) = V
Alkuperäinen kaasunpaine (P₁) = P
Lopullinen kaasunpaine (P₂) = 2P
Kysytty: Kaasun lopullinen tilavuus (V₂)
Vastaus:
P₁ V₁ = P₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ V
Oikea vastaus on C.

8. Suljetussa astiassa kaasun tilavuus laajenee kaksinkertaiseksi alkuperäiseen tilavuuteen nähden (V2 ₌ alkuperäinen tilavuus, P4 ₌ alkuperäinen paine) ja kaasun lämpötila nousee nelinkertaiseksi alkuperäiseen verrattuna. Kaasun paine muuttuu…

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

Keskustelu
Se tiedetään :
Kaasun alkutilavuus (V₁) = V_o
Kaasun lopullinen tilavuus (V₂) = 2 V_o
Kaasun alkulämpötila (T₁) = T
Kaasun lopullinen lämpötila (T₂) = 4T
Alkuperäinen kaasunpaine (P₁) = P_o
Kysytty Lopullinen kaasunpaine (P₂)
Jawab :
Oikea vastaus on B.

9. Tietty määrä ideaalikaasua käy läpi isotermisen prosessin, jossa paine nousee kaksinkertaiseksi alkuperäiseen paineeseen verrattuna, minkä jälkeen tilavuus muuttuu...

A. 4 kertaa alkuperäinen
B. 2 kertaa alkuperäinen
C. ½ kertaa alkuperäinen
D. ¼ kertaa alkuperäinen
E. edelleen

Keskustelu
Isoterminen = vakiolämpötila
Se tiedetään :
Kaasun alkutilavuus (V₁) = V
Alkuperäinen kaasunpaine (P₁) = P
Lopullinen kaasunpaine (P₂) = 2P
Kysytty Kaasun lopullinen tilavuus (V₂)
Jawab :
P₁ V₁ = P₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ V
Oikea vastaus on C.

10. Ideaalikaasun paine suljetussa tilassa putken seinämiä vasten muotoillaan seuraavasti :

P = ^2N / _3V EK

P = paine (Pa)

N = kaasumolekyylien (hiukkasten) lukumäärä

V = kaasun tilavuus

EK = molekyylien keskimääräinen kineettinen energia (J).

Oikea lausunto yllä olevasta formulaatiosta on…

A. Kaasun paine seinämää vasten riippuu molekyylien lukumäärästä tilavuusyksikköä kohti.

B. Kaasun kineettinen energia ei riipu molekyylien seinämiin kohdistamasta paineesta.

C. Sylinterissä olevan kaasun tilavuus ei muutu, jos kaasun paine muuttuu.

D. Kaasumolekyylien lukumäärä pienenee, joten molekyylien kineettinen energia kasvaa.

E. Kaasun tilavuus kasvaa, joten kaasumolekyylien lukumäärä kasvaa.

Keskustelu

Kammio on suljettu siten, että vaikka kaasunpaine muuttuu, kaasun tilavuus putkessa ei muutu.

Oikea vastaus on C.

11. Ideaalikaasun paine suljetussa tilassa putken seinämää vasten muotoillaan seuraavasti: P = (2N / 3V) EK. P = paine (Pa), N = kaasun molekyylien ( hiukkasten) lukumäärä ja EK on molekyylien keskimääräinen liike-energia (J). Tämän yhtälön perusteella oikea lause on...

A. Kaasun paine seinämää vasten riippuu molekyylien keskimääräisestä liike-energiasta.

B. Kaasun kineettinen energia riippuu molekyylien seinämiin kohdistamasta paineesta.

C. Putkessa olevan kaasun lämpötila muuttuu, jos kaasun paine muuttuu.

D. Jos kaasumolekyylien lukumäärä pienenee, molekyylien kineettisen energian tilavuus pienenee.

E. Jos kaasun tilavuus kasvaa, kaasun paine laskee.

Keskustelu

Tiedetään, että:

Painekaava: P = (2N / 3V) EK

P = paine

N = kaasupartikkelimolekyylien lukumäärä

V = kaasun tilavuus

EK = keskimääräinen liike-energia

P on suoraan verrannollinen N:ään ja EK:hon

P on kääntäen verrannollinen V:hen

N on suoraan verrannollinen tilavuuteen

N on kääntäen verrannollinen EK:hen

Kysymys: Mikä väittämä on oikein?

Vastaus:

A on väärin, koska yllä olevan kaavan perusteella kaasun paine (P) riippuu kineettisestä energiasta, ei keskimääräisestä kineettisestä energiasta.

B on väärä, koska paine riippuu kaasun liike-energiasta, ei päinvastoin.

C on väärin, koska yllä olevan kaavan perusteella lämpötila ei riipu paineesta.

D on väärin, koska N on kääntäen verrannollinen EK:hen, mikä tarkoittaa, että jos N on suuri, niin EK on suuri.

E on oikein, koska paine (P) on kääntäen verrannollinen tilavuuteen (V).

Oikea vastaus on E.

12. Jos astiassa olevaa ideaalikaasua puristetaan (paineistetaan), kaasu kokee….

A. Hiukkasten nopeuden hidastuminen

B. Lämpötilan lasku

C. Lämpötilan nousu

D. Kaasuhiukkasten lisääminen

E. Kaasuhiukkasten vähentäminen

Keskustelu

Ideaalikaasulaki (mooleina) :

PV = nRT

Ideaalikaasulaki (molekyylien lukumääränä) :

PV = NkT

Kineettisen energian ja kaasun lämpötilan välinen suhde :

EK = 3/2 kT

Tietoja:

P = paine, V = tilavuus, T = lämpötila, n = moolien lukumäärä, N = molekyylien lukumäärä, R = yleinen kaasuvakio, k = Boltzmannin vakio

Yllä olevien kolmen kaavan perusteella tehdään seuraavat johtopäätökset:

– Jos kaasua puristetaan kokoon, sen tilavuus (V) pienenee.

– Jos kaasun tilavuus (V) pienenee, kaasun paine (P) kasvaa ja kaasun lämpötila (T) nousee.

– Huone on suljettu (V on vakio), joten kaasumoolien lukumäärä (n) ja kaasuhiukkasten lukumäärä (N) eivät muutu.

– Jos kaasun lämpötila (T) nousee, kaasun liike-energia (EK) kasvaa. Jos kaasun liike-energia kasvaa, kaasuhiukkasten nopeus kasvaa (EK = ½ mv ² , v = nopeus).

Oikea vastaus on C.

13. Suljetussa putkessa olevaa ideaalikaasua lämmitetään isohorisesti siten, että sen lämpötila nousee nelinkertaiseksi alkuperäiseen lämpötilaansa nähden. Ideaalikaasumolekyylien keskimääräinen kineettinen energia on….

A. ¼ kertaa alkuperäinen

B. ½ kertaa alkuperäisestä

C. Sama kuin ennen

D. Kaksi kertaa uudelleen

E. 4 kertaa alkuperäinen

Keskustelu

Isohorinen = vakiotilavuus

Kaasun keskimääräisen kineettisen energian (EK) ja lämpötilan (T) välinen suhde ilmaistaan ​​seuraavalla yhtälöllä:

EK = 3/2 kT

Kuvaus: EK = liike-energia, T = lämpötila, 3/2 = vakio, k = Boltzmannin vakio.

Tämän kaavan perusteella näyttää siltä, ​​että liike-energia on suoraan verrannollinen lämpötilaan. Joten mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi liike-energia. Jos lämpötila nelinkertaistuu, myös liike-energia nelinkertaistuu.

Oikea vastaus on E.

14. Ideaalikaasu, jonka paine on P ja tilavuus V suljetussa tilassa. Jos kaasun paine tilassa laskee 1/4:ään alkuperäisestä vakiotilavuudessa, niin kineettisen energian suhde ennen paineenalennusta ja sen jälkeen on…

A. 1:4

B. 1:2

C. 2:1

4. päivä: 1

E. 5:1

Keskustelu

Tiedetään, että :

Alkuperäinen tilavuus = V

Lopputilavuus = V

Kaasun alkupaine = P

Kaasun lopullinen paine = ¼ P

Kysymys : alkuperäisen ja lopullisen kineettisen energian vertailu (EK ₁ : EK ₂ )

Vastaus :

Kaasun paineen (P), tilavuuden (V) ja kineettisen energian (EK) välinen suhde:

Alkuperäisen ja lopullisen kineettisen energian vertailu:

Oikea vastaus on D.

15. Ideaalikaasun lämpötila putkessa muotoillaan EK = 3/2 kT, jossa T edustaa absoluuttista lämpötilaa ja EK = kaasumolekyylien keskimääräinen kineettinen energia. Yllä olevan yhtälön perusteella…

A. Mitä korkeampi kaasun lämpötila on, sitä pienempi on sen liike-energia.

B. Mitä korkeampi kaasun lämpötila on, sitä hitaammin kaasun hiukkaset liikkuvat.

C. Mitä korkeampi kaasun lämpötila on, sitä nopeammin kaasun hiukkaset liikkuvat.

D. Kaasun lämpötila on kääntäen verrannollinen kaasun kineettiseen energiaan

E. Kaasun lämpötila ei vaikuta kaasuhiukkasten liikkeeseen.

Keskustelu

Yllä olevan kaavan perusteella lämpötila on suoraan verrannollinen kineettiseen energiaan. Mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi kineettinen energia. Kineettinen energia on verrannollinen kaasuhiukkasten liikkumisnopeuteen (EK = ½ mv ² , jossa EK = kineettinen energia, v = nopeus). Mitä suurempi kineettinen energia, sitä nopeampi kaasuhiukkasten liike.

Oikea vastaus on C.

7. Tekijät, jotka vaikuttavat kaasun kineettiseen energiaan suljetussa tilassa:

(1) paine

(2) tilavuus

(3) lämpötila

(4) aineiden tyypit

Oikea väite on….

A. (1) ja (2)

B. (1) ja (3)

C. (1) ja (4)

Vain D. (2)

Vain E. (3)

Keskustelu

Avaruus on suljettu, joten kaasun tilavuus on vakio eikä kaasun tilavuus vaikuta kineettiseen energiaan.

Oikea vastaus on B.

16. Kiinnitä huomiota seuraavaan lauseeseen!

(1) Kaasuhiukkasten määrä kasvaa

(2) Moolien määrä vähenee

(3) Lämpötila nousee

(4) Äänenvoimakkuus kasvoi

Tekijät, jotka voivat lisätä kaasunpainetta suljetussa tilassa, on merkitty numerolla…

Keskustelu

Kaasunpaineen yhtälö suljetussa tilassa:

Tiedot:

P = paine, N = kaasumolekyylien lukumäärä, m = massa, v = molekyylien keskinopeus, V = säiliön tilavuus, n = moolien lukumäärä.

Yllä olevan yhtälön perusteella

Jos kaasuhiukkasten määrä (N) kasvaa, kaasun paine (P) kasvaa.

Jos moolien lukumäärää (n) pienennetään, kaasun paine (P) pienenee.

Jos lämpötilaa (T) nostetaan, kaasun paine (P) kasvaa.

Jos tilavuus (V) kasvaa, kaasun paine (P) pienenee.

Joten tekijät, jotka voivat lisätä kaasunpainetta suljetussa tilassa, ovat 1 ja 3.

17. Argonkaasu on suljetussa huoneessa, kun lämpötila muuttuu kaksinkertaiseksi alkuperäiseen verrattuna, niin argonkaasuhiukkasten liikkumisnopeus muuttuu... kertaa alkuperäiseen verrattuna.

Keskustelu

Se on tiedossa:

Alkulämpötila = T

Loppulämpötila = 2T

Alkunopeus = v

Kysymys: Loppunopeus = ….v

Jawab:

Nopeuden, keskimääräisen kineettisen energian ja kaasun lämpötilan välisen suhteen kaava:

Tiedot:

v = nopeus, k = Bolztmannin vakio, T = lämpötila, m = massa

Alkuperäinen nopeus:

Oletetaan, että k = 1, T = 1 ja m = 1.

Jos lopullinen lämpötila = 2, niin lopullinen nopeus on:

Loppunopeus = √2 kertaa alkuperäinen.

18. Tietyn määrän ideaalista yksiatomista kaasua paine on aluksi 120 kPa. Sitten kaasua kuumennetaan vakiopaineessa, jotta se laajenee. Oletetaan, että yleinen kaasuvakio ilmaistaan ​​muodossa R J.mol ^-1 .K ^-1 . Jos kaasun lämpötila nousee prosessissa 38,4/R Kelviniin ja kaasun laajenemiseen tekemä työ kmol:aa kohden on 8,4 J, niin kaasun alkuperäinen tilavuus kmol:a kohden on...

A. 210 cm³

B. 225 cm³

Noin 235 cm³

D. 240 cm³

E. 250 cm³

Keskustelu

Se on tiedossa:

Paine (P) = 120 kPa = 120 000 pascalia

Yleinen kaasuvakio = R

Lämpötila (T) = 38,4/R

Työ (W) kilomoolia kohden = 8,4 joulea

Kysytty: Alkuperäinen tilavuus (V1 ₎ kilomoolia kohden

Jawab:

Laske lopullinen tilavuus (V2 ₎ :

PV2 ₌ nRT

120.000 2 (V² ₎ = R₁ (38,4/R₁)

120 000 (V2 ₎ = 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 _cm3 ^/ kmol

V2 = ₃₂₀ cm³/kmol

Laske alkutilavuus (V1 ₎ :

W = P ( _V2 – _V1 )

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

8,4 = 120 x 10⁻³ x ^0,32 x ^10⁻³ – (120 x ^10⁻³ V1 ₎

8,4 = 120 × 0,32 – (120 × ^10³ V1 ₎

8,4 = 38,4 – ( 120 × ^10³ V³ ₎

(120 x 10³ ^V1 ) ₌ 38,4 – 8,4

(120 x 10³ ^V1 ) = ₃₀

V1 = ₃₀ / (120 × ^10³ )

V1 ⁼ 0,25 _x ^10⁻³ m³

V1 ⁼ 0,25 × ^10⁻³ × ^10⁶ _cm³

V1 ⁼ 0,25 _x ^10³ cm³

V1 = ₂₅₀ ^cm3

V1 = ₂₅₀ cm³

Oikea vastaus on E.

19. Argonkaasua voidaan pitää ideaalikaasuna. Kaasun aluksi sisäinen energia on E₁ ja lämpötila T₁Kaasu käy läpi prosessin, jossa se tekee työtä W, vapauttaen energiaa Q ja sen lopullinen sisäinen energia on E._f ja lämpötila T_fEnergianmuutoksen suuruus on esitetty yllä olevassa kuvassa. Mikä on tämän prosessin johtopäätös?

A. Kaasu käy läpi isobaarisen prosessin ja T _f < T _i

B. Kaasu käy läpi adiabaattisen prosessin ja T _f < T _i

C. Kaasu käy läpi isokoorisen prosessin ja T _f < T _i

D. Kaasu käy läpi isotermisen prosessin ja T _f = T _i

E. Kaasu käy läpi isokoorisen prosessin ja T _f = T _i

Keskustelu

Kuvan perusteella alkuenergia (Ei ₎ ja loppuenergia (Ef ₎ eivät muutu eli sisäisen energian muutos on nolla. Sisäisen energian muutoksen kaava: ΔU = 3/2 Nk ΔT

Tämän kaavan perusteella, jos sisäisen energian muutos on nolla (ΔU=0), niin lämpötilan muutos on myös nolla (ΔT=0). Nolla lämpötilan muutos tarkoittaa, että lämpötila pysyy muuttumattomana. Jos lämpötila pysyy muuttumattomana, kaasu on isotermisessä prosessissa.

Oikea vastaus on D.

Kysymyksen lähde:

Fysiikan kansalliset tenttikysymykset lukiolle/ammatilliseen lukioon