Exemplos de preguntas de termodinámica

20 exemplos de preguntas de termodinámica

Proceso termodinámico

1. En termodinámica, un gas ideal sofre un proceso isotérmico se…

A. cambios no estado do gas, a temperatura permanece sempre constante

B. todas as moléculas móvense a diferentes velocidades

C. Todas as condicións de gas sempre cambian de temperatura

D. a altas temperaturas a velocidade das moléculas é maior

E. a presión e o volume do gas non cambian

Discusión

Isotérmico ou isotérmico significa temperatura constante.

A resposta correcta é A.

2. Todos os gases ideais sofren un proceso isocórico, polo que...

A. todas as moléculas teñen a mesma velocidade

B. a altas temperaturas a velocidade media das moléculas é maior

C. a presión do gas permanece constante

D. o gas fará traballo

E. non ten enerxía interna

Discusión

Isocórico = volume constante.

A resposta correcta é B.

3. A afirmación correcta sobre os procesos termodinámicos é…

A. Isobárica é o proceso de cambio de gas a presión constante.

B. A isobárica é o proceso de cambio de gas a unha temperatura constante.

C. A isocórica é un proceso de cambio de gas a presión constante.

D. A isoterma é o proceso de cambio de gas a un volume constante.

E. A isocórica é un proceso de cambio de gas a unha temperatura constante.

Discusión

Isobárica = presión constante

Isócora = volume constante

Isotérmico = temperatura constante

A resposta correcta é A.

Primeira Lei da Termodinámica

4. Segundo o gráfico PV de embaixo, a cantidade de traballo do gas nos procesos I e II é proporcional a...

A. 4:3

B. 3:4

C. 2:3

D. 1:2

E. 1:1

Discusión

Sábese que:

Proceso 1:

Presión (P) = 20 N/ ^m²

Volume inicial (V1 ⁾ ₌ 10 litros = 10 dm3 ⁼ 10 x ^10⁻³ m3

Volume final (V₂ ₎ = 40 litros = 40 dm³ ^{= 40} x ^10⁻³ m³

Proceso 2:

Presión (P) = 15 N/ ^m²

Volume inicial (V1 ⁾ ₌ 20 litros = 20 dm3 ⁼ 20 x ^10⁻³ m3

Volume final (V₂ ₎ = 60 litros = 60 dm³ ^{= 60} x ^10⁻³ m³

Preguntou:

Resposta:

Traballo de gas no proceso 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

Traballo con gas en proceso 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

Comparación do traballo con gas nos procesos I e II:

0,6 m³ ^: 0,6 ^m³

1: 1

A resposta correcta é E.

5. Segundo o gráfico P – V, a cantidade de traballo do gas nos procesos I e II é proporcional a...

A. 4:3

B. 3:4

C. 2:3

D. 1:2

E. 1:1

Discusión

Sábese que:

Proceso I:

Presión (P) = 20 Pascal

Volume 1 (V ₁ ) = 10 litros

Volume 2 (V ₂ ) = 40 litros

Proceso II:

Presión (P) = 15 Pascal

Volume 1 (V ₁ ) = 20 litros

Volume 2 (V ₂ ) = 60 litros

Pregunta: Comparación do traballo con gas nos procesos I e II

Resposta:

O proceso termodinámico baseado no gráfico anterior é un proceso isobárico (presión constante).

Traballo realizado polo gas no proceso I:

W = P ( _V² – _V¹ )

W = (20)(40 – 10)

W = (20)(30)

W=600

Traballo realizado polo gas no proceso II:

W = P ( _V² – _V¹ )

W = (15)(60 – 20)

W = (15)(40)

W=600

Comparación do traballo con gas nos procesos I e II:

600: 600

1: 1

A resposta correcta é E.

6. O gas helio quéntase segundo o gráfico PV de embaixo. O traballo realizado polo gas helio no proceso AB é...

A. 15 xullos

B. 10 joules

C. 8 xullos

D. 4 xullos

E. 2 joules

Discusión

Sábese que :

Presión (P) = 2 x 10⁵ ^N /m² ⁼ 2 x ^10⁵ Pascal

Volume inicial (V1 ⁾ ₌ 5 cm3 ⁼ 5 x ^10⁻⁶ m3

Volume final (V₂ ⁾ ₌ 15 cm₃ ⁼ 15 x ^10⁻⁶ m₃

Pregunta : O traballo realizado polo gas no proceso AB

Resposta :

W = ∆P ∆V

W = P ( _V² – _V¹ )

W = (2 x 10⁻⁵ ⁾ (15 x 10⁻⁶ ^– 5 x ^10⁻⁶ )

W = (2 x 10⁵ ⁾ (10 x ^10⁻⁶ ) = (2 x ^10⁵ )(1 x ^10⁻⁶ )

W = 2 Joules

A resposta correcta é E.

7. Mira a imaxe! Un gas ideal sofre un proceso de cambio de presión (P) a volume (V). O traballo realizado polo gas neste proceso é…

A. 20 Joules

B. 15 Joules

C. 10 Joule

D. 5 Joule

E. 4 Joule

Discusión

Sábese que :

Presión inicial (P1 ₎ = 4 Pa ​​​​= 4 N/ ^m2

Presión final (P2 ₎ = 6 Pa = 6 N/ ^m2

Volume inicial (V1 ₎ = 2 ^m3

Volume final (V2 ₎ = 4 ^m3

Buscado : Traballo realizado polo gas (W)

Resposta :

Traballo realizado polo gas = área baixo a curva ab.

W = área do triángulo + área do rectángulo

W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)

W = ½ (2)(2) + 4(2)

W = 2 + 8

W = 10 Joules

A resposta correcta é E.

8. Un gas ideal experimenta un proceso pechado A → B → C → A. Nun ciclo, o gas realiza un traballo equivalente a….

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

Discusión

Traballo (W) = área da curva (área do triángulo dentro da liña marcada coa frecha).

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 10⁵ ⁼ 2 x ^10⁶ Joules

A resposta correcta é D.

Motor térmico

9. Unha máquina absorbe 2.000 joules de calor dun depósito de alta temperatura e rexeita 1.200 joules a un depósito de baixa temperatura. A eficiencia da máquina é ….

A. 80%

B. 75%

C. 60%

D. 50%

E. 40%

Discusión

Sábese que:

Calor absorbida (Q _H ) = 2000 Joules

Calor liberada (Q _L ) = 1200 Joules

Traballo producido pola máquina (W) = 2000 – 1200 = 800 Joules

Pregunta : Eficiencia dun motor térmico (e)

Resposta :

A fórmula para a eficiencia dun motor térmico:

e = A / Q _H = 800/2000 = 0,4 x 100% = 40%

A resposta correcta é E.

Motor de Carnot

10. A eficiencia dun motor de Carnot cuxo ciclo absorbe calor a unha temperatura de 960 K e rexeita calor a unha temperatura de 576 K é...

A. 40%

B. 50%

C. 56%

D. 60%

E. 80%

Discusión

Sábese que :

Temperatura máxima (TH ₎ = 960 K

Baixa temperatura (TL ₎ = 576 K

Pregunta : Rendimento do motor de Carnot (e)

Resposta :

A eficiencia dun motor de Carnot é 0,4 x 100 % = 40 %

A resposta correcta é A.

11. No gráfico PV do motor de Carnot que se mostra a continuación, W = 6.000 joules. A cantidade de calor liberada polo motor por ciclo é...

A. 2.250 xullos

B. 3.000 joules

C. 3.750 xullos

D. 6.000 xullos

E. 9.600 joules

Discusión

Sábese que:

Traballo (W) = 6000 Joules

Temperatura máxima (TH ₎ = 800 Kelvin

Baixa temperatura (T _L ) = 300 Kelvin

Preguntado: P

Resposta:

Eficiencia dun motor térmico ideal (motor de Carnot):

Calor absorbida pola máquina de Carnot:

W = e _Q1

6000 = (0,625) _Q1

Q1 ₌ 6000 / 0,625

Q1 = ₉₆₀₀

Calor liberada por unha máquina de Carnot:

Q2 = _Q1 – _W

Q2 = 9600 – ₆₀₀₀

Q2 = ₃₆₀₀ Joules

Non hai unha resposta correcta.

12. Un motor de Carnot cunha eficiencia do 40 % usa un depósito quente a unha temperatura de 727 °C. Determina a temperatura do depósito frío!

A. 327 °C

357 °C

C. 400 °C

D. 600 °C

E. 627 °C

Discusión

Sábese que:

Eficiencia (e) = 40% = 40/100 = 0,4

Temperatura máxima (TH ₎ = 727 ^° C + 273 °C = 1000 K

Pregunta: Determinar a temperatura do depósito frío

Resposta:

A temperatura do depósito é de 600–273 = 327 ^° C

A resposta correcta é A.

13. A gráfica P-V dun motor de Carnot ten o aspecto da seguinte figura! Se o motor absorbe 800 J de calor, o traballo realizado é…

A. 105,5 J

B. 252,6 J

C. 336,6 J

D. 466,7 J

E. 636,7 J

Discusión

Sábese que:

Temperatura máxima (TH ₎ = 600 Kelvin

Baixa temperatura (T _L ) = 250 Kelvin

Calor absorbida (Q1 ₎ = 800 Joules

Preguntado: Esforzo (G)

Resposta:

Eficiencia dun motor térmico ideal (motor de Carnot):

Os esforzos realizados son:

W = e _Q1

W = (7/12)(800 Joules)

W = 466,7 Joules

A resposta correcta é D.

14. Un motor de Carnot funciona a unha temperatura alta de 600 K para producir traballo mecánico. Se o motor absorbe 600 J de calor a unha temperatura baixa de 400 K, o traballo producido é….

A. 120 J

B. 124 J

C. 135 J

D. 148 J

E. 200 J

Discusión

Sábese que :

Baixa temperatura (TL ₎ = 400 K

Temperatura máxima (TH ₎ = 600 K

Calor absorbida (Q1 ₎ = 600 Joules

Buscase : Traballo producido pola máquina de Carnot (W)

Resposta :

Eficiencia dun motor térmico ideal (motor de Carnot):

Traballo realizado pola máquina de Carnot:

W = e _Q1

W = (1/3)(600) = 200 Joules

A resposta correcta é E.

Teoría cinética dos gases e termodinámica

15. Nun tanque hai un gas ideal cun volume de 4 litros, unha temperatura de 27 ^° C e unha presión de 3 atm (1 atm = 10⁵ ^Nm⁻² ) . O gas sofre un proceso de quecemento a presión constante ata unha temperatura de 87 ^{° C .} A capacidade calorífica do gas é de 9 JK⁻¹ ^. O volume final do gas e a variación de enerxía interna do gas son respectivamente...

A. 4,2 litros, ΔU = 200 Joules

B. 4,4 litros, ΔU = 240 Joules

C. 4,6 litros, ΔU = 280 Joules

D. 4,8 litros, ΔU = 300 Joules

E. 4,8 litros, ΔU = 360 Joules

Discusión

Proceso isobárico (presión constante)

Sábese que:

O volume inicial dun gas ideal (V1 ₎ = 4 litros

Temperatura inicial dun gas ideal (T1 ₎ = 27 ^° C + 273 °C = 300 K

Temperatura final do gas ideal (T2 ₎ = 87 ^° C + 273 °C = 360 K

^{Presión do gas ideal (} P) = 3 atm = 3 x ^10⁵ Nm⁻²

Capacidade calorífica do gas (C) = 9 JK ^-1

Pregunta: Volume final do gas (V2 ₎ e cambio na enerxía interna do gas (ΔU)

Resposta:

Calcula o volume final usando a fórmula da lei de Charles (proceso isobárico ou presión constante):

Cambio de volume:

1 litro = 0,001 ^m³

Volume inicial (V1 ₎ = 4 (0,001 m3 ⁾ = 0,004 ^m3

Volume final (V₂ ₎ = 4,8 (0,001 m³ ⁾ = 0,0048 ^m³

Cambio de volume ( ΔV) = V₂ _– V₁ ₌ 0,0048 m³ ^– 0,004 m³ ⁼ 0,008 ^m³.

Cambios de temperatura:

Cambio de temperatura (ΔT) = T2 _– T1 ₌ 360 K – 300 K = 60 K

Calcula a variación de enerxía interna (ΔU) dun gas ideal usando a fórmula da Primeira Lei da Termodinámica:

ΔU = Q – W

Descrición: ΔU = cambio de enerxía interna, Q = calor, W = traballo.

Calcula o traballo (W) a presión constante:

W = P ΔV = (3 x 10⁵ ⁾ ( 0,0008) = (3 x 10⁶ ⁾ ( 8) = (30)(8) = 240 Joules

Calcula a calor (Q) usando a fórmula da capacidade calorífica (C):

C = Q / ΔT

Q = (C)(ΔT) = (9)(60) = 540 Xulios

Calcula a variación da enerxía interna:

ΔU = Q – W = 540 Joules – 240 Joules = 300 Joules.

A resposta correcta é D.

16. Nun tanque hai 6 litros de gas ideal cunha presión de 2 atm (1 atm = 10⁵ ^Nm⁻² ) , unha temperatura de 27 ^{° C .} O gas quéntase a unha temperatura de 77 ^° C a presión constante. Se a capacidade calorífica do gas é de 5 JK⁻¹ ^, o volume final e a variación de enerxía interna do gas son respectivamente….

A. 8 litros; ΔU = 250 Joules

B. 8 litros; ΔU = 200 Joules

C. 7 litros; ΔU = 100 Joules

D. 7 litros; ΔU = 50 Joules

E. 7 litros; ΔU = 20 Joules

Discusión

Proceso isobárico (presión constante)

Sábese que:

O volume inicial dun gas ideal (V1 ₎ = 6 litros

Temperatura inicial dun gas ideal (T1 ₎ = 27 ^° C + 273 °C = 300 K

Temperatura final do gas ideal (T2 ₎ = 77 ^° C + 273 °C = 350 K

^{Presión do gas ideal (} P) = 2 atm = 2 x ^10⁵ Nm⁻²

Capacidade calorífica do gas (C) = 5 JK ^-1

Pregunta: Volume final do gas (V2 ₎ e cambio na enerxía interna do gas (ΔU)

Resposta:

Calcula o volume final usando a fórmula da lei de Charles (proceso isobárico ou presión constante):

Cambio de volume:

1 litro = 0,001 ^m³

Volume inicial (V1 ₎ = 6 (0,001 m3 ⁾ = 0,006 ^m3

Volume final (V₂ ) ₌ 7 (0,001 m³ ⁾ = 0,007 ^m³

Cambio de volume ( ΔV) = V² _– V¹ ₌ 0,007 m³ ^– 0,006 m³ ⁼ 0,001 ^m³.

Cambios de temperatura:

Cambio de temperatura ( _ΔT ) = T2 – T1 ₌ 350 K – 300 K = 50 K

Calcula a variación de enerxía interna (ΔU) dun gas ideal usando a fórmula da Primeira Lei da Termodinámica:

ΔU = Q – W

Descrición: ΔU = cambio de enerxía interna, Q = calor, W = traballo.

Calcula o traballo (W) a presión constante:

W = P ΔV = (2 x 10⁵ ⁾ ( 0,001) = (2 x 10⁶ ⁾ (1 ) = (200)(1) = 200 Joules

Calcula a calor (Q) usando a fórmula da capacidade calorífica (C):

C = Q / ΔT

Q = (C)(ΔT) = (5)(50) = 250 Xulios

Calcula a variación da enerxía interna:

ΔU = Q – W = 250 Joules – 200 Joules = 50 Joules.

A resposta correcta é D.

Proceso termodinámico

17. Observa o gráfico do lado e as seguintes afirmacións!

(1) O proceso AB é isobárico e W = P (V₂ - V₁)

(2) O proceso BC é adiabático e ΔU = Q

(3) O proceso BC é isocórico e ΔU = Q

(4) O proceso de CA é isotérmico e o sistema absorbe calor.

A afirmación correcta é…

A. (1) e (3)

B. (1) e (4)

C. (2) e (3)

D. (2) e (4)

E. (3) e (4)

Discusión

(1 ) O proceso AB é isobárico e W = P ( _V2 – _V1 )

Isobárica = presión constante. A presión constante indícase cunha liña recta ao longo de P1 _desde A ata B. Neste proceso, a presión permanece constante pero hai un cambio de volume onde o volume aumenta. Se o volume aumenta, o sistema realiza traballo sobre o ambiente, onde a cantidade de traballo (W) é o resultado do produto da presión (P) e o cambio de volume (ΔU).

(3) O proceso BC é isocórico e ΔU = Q

Isocórica = volume constante. O volume fixo indícase cunha liña recta ao longo de V2 _desde B ata C. Neste proceso, o volume permanece constante pero hai unha variación na presión onde a presión aumenta. O volume é constante, polo que non se realiza traballo, onde W = 0. A fórmula da Primeira Lei da Termodinámica é ΔU = Q – W, ​​onde ΔU = variación na enerxía interna, Q = calor e W = traballo. Se non hai traballo, entón W = 0, polo que ΔU = Q.

A resposta correcta é A.

18. Observa o seguinte gráfico do ciclo termodinámico!

Da seguinte afirmación:

(1) A – B = isocórico, o traballo depende dos cambios de temperatura

(2) B – C = adiabático, sen cambio de calor

(3) B – C = isobárico, o traballo depende dos cambios de volume

(4) C – A = o proceso ocorre cun esforzo externo ao sistema

A verdade é que…

A. (1) e (2)

B. (1) e (3)

C. (2) e (3)

D. (2) e (4)

E. (3) e (4)

Discusión

(1) A – B = isocórico, o traballo depende dos cambios de temperatura

Si, este proceso é isocórico (volume constante). Non obstante, o volume permanece constante, polo que non se realiza traballo. O traballo ocorre cando hai un cambio de volume. Polo tanto, esta afirmación é incorrecta.

(3) B – C = isobárico, o traballo depende dos cambios de volume

Isobárica = presión constante. A presión constante indícase cunha liña recta de B a C. Neste proceso, hai un cambio no volume do sistema, onde o volume do sistema aumenta. Un aumento no volume do sistema significa que o sistema realiza traballo sobre o ambiente.

(4) C – A = o proceso ocorre cun esforzo externo ao sistema

Neste proceso, o volume do sistema diminúe e a presión do sistema diminúe. Unha diminución no volume do sistema significa que o ambiente realiza traballo sobre o sistema. Noutras palabras, o traballo realízase externamente.

A resposta correcta é E.

Leis da termodinámica

19. Mira a imaxe! Un gas ideal sofre un proceso de cambio de presión (P) a volume (V). O traballo realizado polo gas neste proceso é…
A. 20 Joules
B. 15 Joules
C. 10 Joule
D. 5 Joule
E. 4 Joule
Discusión
É coñecido :
Presión inicial (P₁) = 4 Pa ​​​​= 4 N/m²
Presión final (P₂) = 6 Pa ​​​​= 6 N/m²
Volume inicial (V₁) = 2 m³
Volume final (V₂) = 4 m³
Preguntado/a Traballo realizado polo gas (W)
Jawab :
Traballo realizado polo gas = área baixo a curva ab.
W = área do triángulo + área do rectángulo
W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = 2 + 8
W = 10 Joules
A resposta correcta é E.

20. Un gas ideal experimenta un proceso pechado A → B → C → A. Nun ciclo, o gas realiza un traballo equivalente a….
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
Discusión
Traballo (W) = área da curva (área do triángulo dentro da liña marcada coa frecha).
A = ½ (20-10)(6 x 10⁵ - 2 x 10⁵)
A = ½ (10)(4 x 10⁵)
W = (5)(4 x 10⁵)
L = 20 x 10⁵ = 2 x 10⁶ Joule
A resposta correcta é D.

Orixe da pregunta:

Preguntas de física do exame nacional para o bacharelato/instituto profesional