20 primjera pitanja iz termodinamike
Termodinamički proces
1. U termodinamici, idealni plin prolazi kroz izotermni proces ako…
A. promjenama u plinovitom stanju, temperatura uvijek ostaje konstantna
B. sve molekule se kreću različitim brzinama
C. Svi plinoviti uvjeti uvijek mijenjaju temperaturu
D. na visokim temperaturama brzina molekula je veća
E. tlak i volumen plina se ne mijenjaju
Rasprava
Izotermno ili izotermno znači konstantna temperatura.
Točan odgovor je A.
2. Svi idealni plinovi prolaze kroz izohorni proces, dakle...
A. sve molekule imaju istu brzinu
B. na visokim temperaturama prosječna brzina molekula je veća
Tlak plina C. ostaje konstantan
D. plin će izvršiti rad
E. nema unutarnju energiju
Rasprava
Izohorični = konstantan volumen.
Točan odgovor je B.
3. Točna tvrdnja o termodinamičkim procesima je…
A. Izobarni je proces promjene plina pri konstantnom tlaku.
B. Izobarni je proces promjene plina pri konstantnoj temperaturi.
C. Izohorični je proces promjene plina pri konstantnom tlaku.
D. izoterma je proces promjene plina pri konstantnom volumenu.
E. Izohorični je proces promjene plina pri konstantnoj temperaturi.
Rasprava
Izobarni = konstantan tlak
Izohorično = konstantan volumen
Izotermno = konstantna temperatura
Točan odgovor je A.
Prvi zakon termodinamike
4. Iz PV grafa ispod, količina rada plina u procesima I i II proporcionalna je...
A. 4 : 3
B. 3:4
C. 2:3
O. 1 : 2
E. 1:1
Rasprava
Poznato je da:
Postupak 1:
Tlak (P) = 20 N/m2
Početni volumen (V1) = 10 litra = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3
Konačni volumen (V2) = 40 litra = 40 dm3 = 40 x 10-3 m3
Postupak 2:
Tlak (P) = 15 N/m2
Početni volumen (V1) = 20 litra = 20 dm3 = 20 x 10-3 m3
Konačni volumen (V2) = 60 litra = 60 dm3 = 60 x 10-3 m3
Pitao/la sam:
Odgovor:
Rad s plinom u tijeku 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
Rad na plinu u tijeku 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
Usporedba rada plina u procesima I i II:
0,6 m3 : 0,6 m3
1: 1
Točan odgovor je E.
5. Iz P-V grafa, količina rada plina u procesima I i II proporcionalna je...
A. 4 : 3
B. 3:4
C. 2:3
O. 1 : 2
E. 1:1
Rasprava
Poznato je da:
Proces I:
Tlak (P) = 20 Pascala
Svezak 1 (V1) = 10 litre
Svezak 2 (V2) = 40 litre
Drugi proces:
Tlak (P) = 15 Pascala
Svezak 1 (V1) = 20 litre
Svezak 2 (V2) = 60 litre
Pitao/la sam: Usporedba rada plina u procesima I i II
Odgovor:
Termodinamički proces temeljen na gornjem grafu je izobarni proces (konstantni tlak).
Rad koji plin obavlja u procesu I:
W = P(V2 - V1)
Š = (20)(40 – 10)
W = (20)(30)
W = 600
Rad koji plin obavlja u procesu II:
W = P(V2 - V1)
Š = (15)(60 – 20)
W = (15)(40)
W = 600
Usporedba rada plina u procesima I i II:
600: 600
1: 1
Točan odgovor je E.
6. Helij se zagrijava prema PV grafu ispod. Rad koji helij obavlja u AB procesu je...
A. 15 džul 
B. 10 džula
C. 8 džula
D. 4 džula
E. 2 džula
Rasprava
Poznato je :
Tlak (P) = 2 x 105 N / m2 = 2 x 105 Paskal
Početni volumen (V1) = 5 cm3 = 5 x 10-6 m3
Konačni volumen (V2) = 15 cm3 = 15 x 10-6 m3
Pitao Rad koji plin obavlja u procesu AB
Jawab :
W = ∆P ∆V
W = P(V2 - V1)
W = (2 x 105)(15 x 10-6 - 5 x 10-6)
W = (2 x 105)(10 x 10-6) = (2 x 105)(1 x 10-5)
W = 2 džula
Točan odgovor je E.
7. Pogledajte sliku! Idealni plin prolazi kroz proces promjene tlaka (P) u odnosu na volumen (V). Rad koji plin obavi u ovom procesu je…
A. 20 džula
B. 15 džula
C. 10 džula
D. 5 džula
E. 4 džula
Rasprava
Poznato je :
Početni tlak (P1) = 4 Pa = 4 N/m2
Konačni tlak (P2) = 6 Pa = 6 N/m2
Početni volumen (V1) = 2 m3
Konačni volumen (V2) = 4 m3
Pitao Rad koji obavlja plin (W)
Jawab :
Rad koji obavi plin = površina ispod krivulje ab.
W = površina trokuta + površina pravokutnika
P = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
Š = ½ (2)(2) + 4(2)
Š = 2 + 8
W = 10 džula
Točan odgovor je E.
8. Idealni plin prolazi kroz zatvoreni proces A → B → C → A. U kružnom ciklusu plin obavlja rad koji iznosi….
A. -X 2,0 103 J
B. -X 5,5 103 J
C. -X 8,0 105 J
D. 2,0 x 106 J
E. 4,0 x 106 J
Rasprava
Rad (W) = površina krivulje (površina trokuta unutar linije označene strelicom).
Š = ½ (20-10)(6 x 105 - 2 x 105)
Š = ½ (10)(4 x 105)
W = (5)(4 x 105)
Š = 20 x 105 = 2 x 106 Džul
Točan odgovor je D.
Toplotna mašina
9. Motor apsorbira 2.000 Joula topline iz spremnika visoke temperature i odaje 1.200 Joula u spremnik niske temperature. Učinkovitost motora je ...
A. 80%
B. 75%
C. 60%
D. 50%
E. 40%
Rasprava
Poznato je da:
Apsorbirana toplina (QH) = 2000 džula
Oslobođena toplina (QL) = 1200 džula
Rad koji stroj proizvede (W) = 2000 – 1200 = 800 Joula
Pitao Učinkovitost toplinskog motora (e)
Jawab :
Formula za učinkovitost toplinskog motora:
e = W / QH = 800/2000 = 0,4 x 100% = 40%
Točan odgovor je E.
Carnotov motor
10. Učinkovitost Carnotovog motora čiji ciklus apsorbira toplinu na temperaturi od 960 K i odbija toplinu na temperaturi od 576 K je...
A. 40%
B. 50%
C. 56%
D. 60%
E. 80%
Rasprava
Poznato je :
Visoka temperatura (TH) = 960 K
Niska temperatura (TL) = 576 K
Pitao Učinkovitost Carnotovog motora (e)
Jawab :
Učinkovitost Carnotovog motora je 0,4 x 100% = 40%
Točan odgovor je A.
11. U PV grafu Carnotovog motora ispod, W = 6.000 Joula. Količina topline koju motor oslobađa po ciklusu je…
A. 2.250 džula
B. 3.000 džula
C. 3.750 džula
D. 6.000 džula
E. 9.600 džula
Rasprava
Poznato je da:
Rad (W) = 6000 Džula
Visoka temperatura (TH) = 800 Kelvina
Niska temperatura (TL) = 300 Kelvina
Pitao/la sam: Q
Odgovor:
Učinkovitost idealnog toplinskog stroja (Carnotovog stroja):
Toplina koju apsorbira Carnotov motor:
W = e Q1
6000 = (0,625) Q1
Q1 = 6000/0,625
Q1 = 9600
Toplina koju oslobađa Carnotov motor:
Q2 = Q1 - W
Q2 = 9600 - 6000
Q2 = 3600 džula
Nema točnog odgovora.
12. Carnotov motor s učinkovitošću od 40% koristi vrući spremnik na 727°C. Odredite temperaturu hladnog spremnika!
A. 327°C
B. 357°C
C. 400°C
D. 600°C
I. 627°C
Rasprava
Poznato je da:
Učinkovitost (e) = 40% = 40/100 = 0,4
Visoka temperatura (TH) = 727oC + 273 = 1000 K
Pitao/la sam: Odredite temperaturu hladnog spremnika
Odgovor:
Temperatura rezervoara je 600–273 = 327oC
Točan odgovor je A.
13. P-V graf Carnotovog motora izgleda kao na sljedećoj slici! Ako motor apsorbira 800 J topline, tada je obavljeni rad…
A. 105,5 J
B. 252,6 J
Oko 336,6 J
D. 466,7 J
E. 636,7 J
Rasprava
Poznato je da:
Visoka temperatura (TH) = 600 Kelvina
Niska temperatura (TL) = 250 Kelvina
Apsorbirana toplina (Q1) = 800 džula
Pitao/la sam: Poslovanje (Z)
Odgovor:
Učinkovitost idealnog toplinskog stroja (Carnotovog stroja):
Uloženi napori su sljedeći:
W = e Q1
W = (7/12)(800 džula)
W = 466,7 džula
Točan odgovor je D.
14. Carnotov motor radi na visokoj temperaturi od 600 K kako bi proizveo mehanički rad. Ako motor apsorbira 600 J topline na niskoj temperaturi od 400 K, tada je proizvedeni rad….
A. 120 J
B. 124 J
Oko 135 J
D. 148 J
E. 200 J
Rasprava
Poznato je :
Niska temperatura (TL) = 400 K
Visoka temperatura (TH) = 600 K
Apsorbirana toplina (Q1) = 600 džula
Pitao Rad koji proizvodi Carnotov stroj (W)
Jawab :
Učinkovitost idealnog toplinskog stroja (Carnotovog stroja):
Rad koji obavlja Carnotov motor:
W = e Q1
W = (1/3)(600) = 200 džula
Točan odgovor je E.
Kinetička teorija plinova i termodinamika
15. U spremniku se nalazi idealni plin volumena 4 litre, temperature 27oC i tlak od 3 atm (1 atm = 105 nm-2). Plin se zagrijava pri konstantnom tlaku do temperature od 87oC. Toplinski kapacitet plina je 9 JK-1 Konačni volumen plina i promjena unutarnje energije plina su redom…
A. 4,2 litre, ΔU = 200 džula
B. 4,4 litre, ΔU = 240 džula
C. 4,6 litara, ΔU = 280 džula
D. 4,8 litara, ΔU = 300 džula
E. 4,8 litara, ΔU = 360 džula
Rasprava
Izobarni proces (konstantni tlak)
Poznato je da:
Početni volumen idealnog plina (V1) = 4 litre
Početna temperatura idealnog plina (T1) = 27oC + 273 = 300 K
Konačna temperatura idealnog plina (T2) = 87oC + 273 = 360 K
Idealni tlak plina (P) = 3 atm = 3 x 105 nm-2
Toplinski kapacitet plina (C) = 9 JK-1
Pitao/la sam: Konačni volumen plina (V2) i Promjena energije u plinu (ΔU)
Odgovor:
Izračunajte konačni volumen koristeći formulu zakonaum Charles (izobarni ili proces konstantnog tlaka):
Promjena glasnoće:
1 litra = 0,001 m3
Početni volumen (V1) = 4 (0,001 m3) = 0,004 m3
Konačni volumen (V2) = 4,8 (0,001 m3) = 0,0048 m3
Promjena volume (ΔV) = V2 - V1 = 0,0048 m3 - 0,004 m3 = 0,008 m3.
Promjene temperature:
Promjene temperature (ΔT) = T2 - T1 = 360 K – 300 K = 60 K
Izračunajte promjenu unutarnje energije (ΔU) idealnog plina koristeći formulu za Prvi zakon termodinamike:
ΔU = Q – W
Opis: ΔU = promjena unutarnje energije, Q = toplina, W = rad.
Izračunajte rad (W) pri konstantnom tlaku:
W = P ΔV = (3 x 105)(0,0008) = (3 x 101)(8) = (30)(8) = 240 džula
Izračunajte toplinu (Q) koristeći formulu za toplinski kapacitet (C):
C = Q / ΔT
Q = (C)(ΔT) = (9)(60) = 540 Joula
Izračunajte promjenu unutarnje energije:
ΔU = Q – W = 540 džula – 240 džula = 300 džula.
Točan odgovor je D.
16. U spremniku se nalazi 6 litara idealnog plina pod tlakom od 2 atm (1 atm = 105 nm-2), temperatura 27oC. Plin se zagrijava na temperaturu od 77oC pri konstantnom tlaku. Ako je toplinski kapacitet plina 5 JK-1, konačni volumen i promjena unutarnje energije plina su respektivno….
A. 8 litara; ΔU = 250 džula
B. 8 litara; ΔU = 200 džula
C. 7 litara; ΔU = 100 džula
D. 7 litara; ΔU = 50 džula
E. 7 litara; ΔU = 20 džula
Rasprava
Izobarni proces (konstantni tlak)
Poznato je da:
Početni volumen idealnog plina (V1) = 6 litre
Početna temperatura idealnog plina (T1) = 27oC + 273 = 300 K
Konačna temperatura idealnog plina (T2) = 77oC + 273 = 350 K
Idealni tlak plina (P) = 2 atm = 2 x 105 nm-2
Toplinski kapacitet plina (C) = 5 JK-1
Pitao/la sam: Konačni volumen plina (V2) i Promjena energije u plinu (ΔU)
Odgovor:
Izračunajte konačni volumen koristeći formulu zakonaum Charles (izobarni ili proces konstantnog tlaka):
Promjena glasnoće:
1 litra = 0,001 m3
Početni volumen (V1) = 6 (0,001 m3) = 0,006 m3
Vkonačni volumen (V2) = 7 (0,001 m3) = 0,007 m3
Promjena volumena (ΔV) = V2 - V1 = 0,007 m3 - 0,006 m3 = 0,001 m3.
Promjene temperature:
Promjene temperature (ΔT) = T2 - T1 = 350 K – 300 K = 50 K
Izračunajte promjenu unutarnje energije (ΔU) idealnog plina koristeći formulu za Prvi zakon termodinamike:
ΔU = Q – W
Opis: ΔU = promjena unutarnje energije, Q = toplina, W = rad.
Izračunajte rad (W) pri konstantnom tlaku:
W = P ΔV = (2 x 105)(0,001) = (2 x 102)(1) = (200)(1) = 200 džula
Izračunajte toplinu (Q) koristeći formulu za toplinski kapacitet (C):
C = Q / ΔT
Q = (C)(ΔT) = (5)(50) = 250 Joula
Izračunajte promjenu unutarnje energije:
ΔU = Q – W = 250 džula – 200 džula = 50 džula.
Točan odgovor je D.
Termodinamički proces
17. Obratite pozornost na grafikon sa strane i sljedeće tvrdnje!
(1) AB proces je izobaričan i W = P (V2 - V1)
(2) Proces BC je adijabatski, a ΔU = Q
(3) Proces BC je izohoričan, a ΔU = Q
(4) CA proces je izoterman, a sustav apsorbira toplinu.
Točna izjava je…
A. (1) i (3)
B. (1) i (4)
C. (2) i (3)
D. (2) i (4)
E. (3) i (4)
Rasprava
(1) AB proces je izobaričan i W = P (V2 - V1)
Izobarni = konstantan tlak. Konstantan tlak označen je ravnom linijom duž P1 od A do B. U ovom procesu tlak ostaje konstantan, ali dolazi do promjene volumena gdje se volumen povećava. Ako se volumen povećava, tada sustav vrši rad na okolinu, gdje je količina rada (W) rezultat množenja tlaka (P) i promjene volumena (ΔU).
(3) Proces BC je izohoričan, a ΔU = Q
Izohorično = konstantan volumen. Konstantan volumen označen je ravnom linijom duž V.2 od B do C. U ovom procesu volumen ostaje konstantan, ali dolazi do promjene tlaka gdje se tlak povećava. Volumen je konstantan pa se ne obavlja rad, gdje je W = 0. Formula za prvi zakon termodinamike je ΔU = Q – W, gdje je ΔU = promjena unutarnje energije, Q = toplina i W = rad. Ako nema rada, tada je W = 0, pa je ΔU = Q.
Točan odgovor je A.
18. Pogledajte sljedeći graf termodinamičkog ciklusa!
Iz sljedeće izjave:
(1) A – B = izohorično, rad ovisi o promjenama temperature
(2) B – C = adijabatski, bez promjene topline
(3) B – C = izobarni, rad ovisi o promjenama volumena
(4) C – A = proces se odvija uz napor izvan sustava
Istina je…
A. (1) i (2)
B. (1) i (3)
C. (2) i (3)
D. (2) i (4)
E. (3) i (4)
Rasprava
(1) A – B = izohorično, rad ovisi o promjenama temperature
Da, ovaj proces je izohoričan (konstantan volumen). Međutim, volumen ostaje konstantan, pa se ne obavlja rad. Rad se događa kada se volumen promijeni. Stoga je ova tvrdnja netočna.
(3) B – C = izobarni, rad ovisi o promjenama volumena
Izobarni = konstantan tlak. Konstantan tlak označen je ravnom linijom od B do C. U tom procesu dolazi do promjene volumena sustava, pri čemu se volumen sustava povećava. Povećanje volumena sustava znači da sustav obavlja rad na okolinu.
(4) C – A = proces se odvija uz napor izvan sustava
U tom procesu, volumen sustava se smanjuje, a i tlak u sustavu se smanjuje. Smanjenje volumena sustava znači da okolina vrši rad na sustav. Drugim riječima, rad se obavlja izvana.
Točan odgovor je E.
Zakoni termodinamike
19. Pogledajte sliku! Idealni plin prolazi kroz proces promjene tlaka (P) u volumen (V). Rad koji plin obavi u ovom procesu je…
A. 20 džula
B. 15 džula
C. 10 džula
D. 5 džula
E. 4 džula
Rasprava
Poznato je :
Početni tlak (P1) = 4 Pa = 4 N/m2
Konačni tlak (P2) = 6 Pa = 6 N/m2
Početni volumen (V1) = 2 m3
Konačni volumen (V2) = 4 m3
Pitao Rad koji obavlja plin (W)
Jawab :
Rad koji obavi plin = površina ispod krivulje ab.
W = površina trokuta + površina pravokutnika
P = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
Š = ½ (2)(2) + 4(2)
Š = 2 + 8
W = 10 džula
Točan odgovor je E.
20. Idealni plin prolazi kroz zatvoreni proces A → B → C → A. U kružnom ciklusu plin obavlja rad koji iznosi….
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
Rasprava
Rad (W) = površina krivulje (površina trokuta unutar linije označene strelicom).
Š = ½ (20-10)(6 x 105 - 2 x 105)
Š = ½ (10)(4 x 105)
W = (5)(4 x 105)
Š = 20 x 105 = 2 x 106 Džul
Točan odgovor je D.
Izvor pitanja:
Pitanja iz fizike za nacionalni ispit za višu srednju školu/srednju strukovnu školu
