Termodinamikai példakérdések

20 példa termodinamikai kérdésekre

Termodinamikai folyamat

1. A termodinamikában egy ideális gáz izotermikus folyamaton megy keresztül, ha…

A. a gáz halmazállapotának változásai esetén a hőmérséklet mindig állandó marad

B. minden molekula különböző sebességgel mozog

C. Minden gázállapot mindig változtatja a hőmérsékletét

D. magas hőmérsékleten a molekulák sebessége nagyobb

E. a gáz nyomása és térfogata nem változik

Vita

Az izoterm vagy izoterm állandó hőmérsékletet jelent.

A helyes válasz az A.

2. Minden ideális gáz izochor folyamaton megy keresztül, így...

A. Minden molekula azonos sebességgel halad

B. magas hőmérsékleten a molekulák átlagsebessége nagyobb

C. A gáznyomás állandó marad

D. a gáz munkát fog végezni

E.-nek nincs belső energiája

Vita

Izochor = állandó térfogat.

A helyes válasz a B.

3. A termodinamikai folyamatokkal kapcsolatos helyes állítás a következő…

A. Az izobárikus nyomás állandó nyomáson történő gázcsere folyamata.

B. Az izobárikus gázcsere folyamata állandó hőmérsékleten.

C. Az izochor egy olyan folyamat, amely állandó nyomáson gázcserét végez.

A D. izoterma a gáz állandó térfogatú változásának folyamata.

E. Az izochor egy olyan folyamat, amely állandó hőmérsékleten gázcserét végez.

Vita

Izobár = állandó nyomás

Izochor = állandó térfogat

Izoterm = állandó hőmérséklet

A helyes válasz az A.

A termodinamika első főtétele

4. Az alábbi PV grafikon alapján az I. és II. folyamatban a gázmunka mennyisége arányos a következővel...

A. 4:3

B. 3:4

C. 2:3

1. számú eredmény: 2

1. kép: 1

Vita

Köztudott, hogy:

1. folyamat:

Nyomás (P) = 20 N/ ^m²

Kezdeti térfogat (V1 ⁾ ₌ 10 liter = 10 dm3 ⁼ 10 x ^10⁻³ m3

Végső térfogat (V2 ⁾ ₌ 40 liter = 40 dm3 ⁼ 40 x ^10⁻³ m3

2. folyamat:

Nyomás (P) = 15 N/ ^m²

Kezdeti térfogat (V1 ⁾ ₌ 20 liter = 20 dm3 ⁼ 20 x ^10⁻³ m3

Végső térfogat (V2 ⁾ ₌ 60 liter = 60 dm3 ⁼ 60 x ^10⁻³ m3

Kérdezte:

Válasz:

Gázművelet az I. folyamatban:

W = P ΔV = P (V² _–V¹ ) ₌ (20)(40-10)( ^10⁻³ m³ ⁾ = (20)(30)(10⁻³ ^m³ ) ⁼ (600)( ^10⁻³ m³ ⁾ = 0,6 ^m³

Gázművelet II. folyamatban:

W = P ΔV = P (V² _–V¹ ) ₌ (15)(60-20)( ^10⁻³ m³ ⁾ = (15)(40)(10⁻³ ^m³ ) ⁼ (600)( ^10⁻³ m³ ⁾ = 0,6 ^m³

A gázmunkák összehasonlítása az I. és II. eljárásban:

0,6 m3 ^: 0,6 ^m3

1: 1

A helyes válasz az E.

5. A P-V grafikon alapján az I. és II. folyamatban a gázmunka mennyisége arányos a következővel...

A. 4:3

B. 3:4

C. 2:3

1. számú eredmény: 2

1. kép: 1

Vita

Köztudott, hogy:

I. folyamat:

Nyomás (P) = 20 Pascal

1. térfogat (V1 ₎ = 10 liter

2. térfogat (V2 ₎ = 40 liter

II. folyamat:

Nyomás (P) = 15 Pascal

1. térfogat (V1 ₎ = 20 liter

2. térfogat (V2 ₎ = 60 liter

Kérdés: A gázmunkák összehasonlítása az I. és II. eljárásban

Válasz:

A fenti grafikonon alapuló termodinamikai folyamat izobár folyamat (állandó nyomás).

A gáz által végzett munka az I. folyamatban:

W = P ( _V² – _V1 )

W = (20)(40 – 10)

W = (20)(30)

W=600

A gáz által végzett munka a II. folyamatban:

W = P ( _V² – _V1 )

W = (15)(60 – 20)

W = (15)(40)

W=600

A gázmunkák összehasonlítása az I. és II. eljárásban:

600: 600

1: 1

A helyes válasz az E.

6. A héliumgázt az alábbi PV grafikon szerint melegítjük. Az AB folyamatban a héliumgáz által végzett munka...

A. 15 joule

B. 10 joule

C. 8 joule

D. 4 joule

E. 2 joule

Vita

Köztudott, hogy :

Nyomás (P) = 2 x 10⁻⁶ ^N /m² ⁼ 2 x ^10⁻⁶ Pascal

Kezdeti térfogat (V1 ⁾ ₌ 5 cm3 ⁼ 5 x ^10⁻⁶ m3

Végső térfogat (V2 ⁾ ₌ 15 cm3 ⁼ 15 x ^10⁻⁶ m3

Kérdés : A gáz által az AB folyamatban végzett munka?

Válasz :

W = ∆P ∆V

W = P ( _V² – _V1 )

W = (2 × 10⁻¹ ⁾ (5 × 10⁻³ ^– 5 × ^10⁻³ )

W = (2 × 10⁻⁶)(10 × 10⁻⁶) = (2 ^× 10⁻⁶ ⁾ ( 1 × ^{10⁻⁶ )}

W = 2 joule

A helyes válasz az E.

7. Nézd meg a képet! Egy ideális gáz nyomása (P) térfogatra (V) változik. A gáz által ebben a folyamatban végzett munka…

A. 20 joule

Kb. 15 joule

Kb. 10 joule

D. 5 joule

E. 4 joule

Vita

Köztudott, hogy :

Kezdeti nyomás (P1 ₎ = 4 Pa ​​​​= 4 N/ ^m2

Végső nyomás (P² ₎ = 6 Pa = 6 N/ ^m²

Kezdeti térfogat (V1 ₎ = 2 ^m3

Végső térfogat (V2 ₎ = 4 ^m3

Keresett : Gáz által végzett munka (W)

Válasz :

A gáz által végzett munka = az ab görbe alatti terület.

W = háromszög területe + téglalap területe

H = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)

W = ½ (2)(2) + 4(2)

W = 2 + 8

W = 10 joule

A helyes válasz az E.

8. Egy ideális gáz zárt folyamaton megy keresztül: A → B → C → A. Egy körfolyamatban a gáz … nagyságrendű munkát végez.

A. -X 2,0 10³ J

B. − 5,5 × ^10³ J

C. − 8,0 × 10 ⁵ J

D. 2,0 x ^10⁶ J

E. 4,0 x ^10⁶ J

Vita

Munka (W) = a görbe területe (a háromszög területe a nyíllal jelölt vonalon belül).

W = ½ (20-10)(6 × 10⁻¹ ^– 2 × ^10⁻¹ )

W = ½ (10)(4 × ^10⁻¹ )

W = (5)(4 × ¹⁰⁵ )

W = 20 x 10⁻⁶ ⁼ 2 x ^10⁶ joule

A helyes válasz a D.

Hőerőgép

9. Egy gép 2.000 Joule hőt vesz fel egy magas hőmérsékletű tartályból, és 1.200 Joule-t ad le egy alacsony hőmérsékletű tartályba. A gép hatásfoka ….

A. 80%

B. 75%

C. 60%

D. 50%

E. 40%

Vita

Köztudott, hogy:

Elnyelt hő (QH ₎ = 2000 joule

Felszabaduló hő (QL ₎ = 1200 joule

A gép által előállított munka (W) = 2000 – 1200 = 800 joule

Kérdés : A hőerőgép hatásfoka (e)

Válasz :

A hőerőgép hatásfokának képlete:

e = W / Q _H = 800/2000 = 0,4 × 100% = 40%

A helyes válasz az E.

Carnot-motor

10. Egy olyan Carnot-motor hatásfoka, amelynek körfolyama 960 K hőmérsékleten nyeli el a hőt, és 576 K hőmérsékleten adja le a hőt...

A. 40%

B. 50%

C. 56%

D. 60%

E. 80%

Vita

Köztudott, hogy :

Magas hőmérséklet (TH ₎ = 960 K

Alacsony hőmérséklet (TL ₎ = 576 K

Kérdés : A Carnot-motor hatásfoka (e)

Válasz :

A Carnot-motor hatásfoka 0,4 x 100% = 40%

A helyes válasz az A.

11. Az alábbi Carnot-motor PV-grafikonján W = 6.000 Joule. A motor által ciklusonként felszabaduló hőmennyiség...

A. 2.250 joule

B. 3.000 joule

C. 3.750 joule

D. 6.000 joule

E. 9.600 joule

Vita

Köztudott, hogy:

Munka (W) = 6000 joule

Magas hőmérséklet (TH ₎ = 800 Kelvin

Alacsony hőmérséklet (T _L ) = 300 Kelvin

Kérdezte: Q

Válasz:

Ideális hőerőgép (Carnot-motor) hatásfoka:

A Carnot-motor által elnyelt hő:

_W = eQ1

6000 = (0,625) _√⁻¹

Q1 ₌ 6000 / 0,625

Q1 = ₉₆₀₀

Carnot-motor által kibocsátott hő:

_2. kérdés = _1. kérdés – Gy

Q2 = 9600 – ₆₀₀₀

Q2 = 3600 _joule

Nincs helyes válasz.

12. Egy 40%-os hatásfokú Carnot-motor 727°C hőmérsékletű forró tartályt használ. Határozza meg a hideg tartály hőmérsékletét!

A. 327°C

B. 357°C

400°C

D. 600°C

K. 627°C

Vita

Köztudott, hogy:

Hatékonyság (e) = 40% = 40/100 = 0,4

Magas hőmérséklet (TH ₎ = 727 ^° C + 273 = 1000 K

Kérdés: Határozza meg a hideg víztartály hőmérsékletét

Válasz:

A rezervoár hőmérséklete 600–273 = 327 ^° C

A helyes válasz az A.

13. Egy Carnot-motor P-V grafikonja a következő ábrához hasonlóan néz ki! Ha a motor 800 J hőt nyel el, akkor a végzett munka…

A. 105,5 J

B. 252,6 J

C. 336,6 J

D. 466,7 J

E. 636,7 J

Vita

Köztudott, hogy:

Magas hőmérséklet (TH ₎ = 600 Kelvin

Alacsony hőmérséklet (T _L ) = 250 Kelvin

Elnyelt hő (Q1 ₎ = 800 joule

Kérdezett: Erőfeszítés (W)

Válasz:

Ideális hőerőgép (Carnot-motor) hatásfoka:

Az erőfeszítések a következők:

_W = eQ1

W = (7/12)(800 joule)

W = 466,7 joule

A helyes válasz a D.

14. Egy Carnot-motor 600 K magas hőmérsékleten működik, hogy mechanikai munkát végezzen. Ha a motor 600 J hőt nyel el 400 K alacsony hőmérsékleten, akkor a végzett munka….

A. 120 J

B. 124 J

C. 135 J

D. 148 J

E. 200 J

Vita

Köztudott, hogy :

Alacsony hőmérséklet (TL ₎ = 400 K

Magas hőmérséklet (TH ₎ = 600 K

Elnyelt hő (Q1 ₎ = 600 joule

Keresett : A Carnot-motor által előállított munka (W)

Válasz :

Ideális hőerőgép (Carnot-motor) hatásfoka:

A Carnot-motor által végzett munka:

_W = eQ1

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

A helyes válasz az E.

Gázok kinetikus elmélete és termodinamika

15. Egy tartályban egy 4 liter térfogatú, 27 ^° C hőmérsékletű és 3 atm nyomású ideális gáz található (1 atm = 10 ⁵ Nm ^-2 ). A gáz állandó nyomáson melegszik 87 ^° C hőmérsékletre. A gáz hőkapacitása 9 JK ^-1 . A gáz végső térfogata és belső energiájának változása rendre...

A. 4,2 liter, ΔU = 200 joule

B. 4,4 liter, ΔU = 240 joule

C. 4,6 liter, ΔU = 280 joule

D. 4,8 liter, ΔU = 300 joule

E. 4,8 liter, ΔU = 360 joule

Vita

Izobár folyamat (állandó nyomás)

Köztudott, hogy:

Az ideális gáz kezdeti térfogata (V1 ₎ = 4 liter

Az ideális gáz kezdeti hőmérséklete (T1 ₎ = 27 ^° C + 273 = 300 K

Az ideális gáz végső hőmérséklete (T2 ₎ = 87 ^° C + 273 = 360 K

Ideális gáznyomás (P) = 3 atm = 3 x 10 ⁵ Nm ^-2

A gáz hőkapacitása (C) = 9 JK ^-1

Kérdés: A gáz végső térfogata (V ₂ ) és a gáz belső energiájának változása (ΔU)

Válasz:

Számítsa ki a végső térfogatot Charles törvényének képletével (izobár folyamat vagy állandó nyomás):

Hangerőváltozás:

1 liter = 0,001 ^m3

Kezdeti térfogat (V1 ₎ = 4 (0,001 m3 ⁾ = 0,004 ^m3

Végső térfogat (V2 ₎ = 4,8 (0,001 m3 ⁾ = 0,0048 ^m3

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

Hőmérséklet-változások:

Hőmérsékletváltozás (ΔT) = T² _– T¹ ₌ 360 K – 300 K = 60 K

Számítsd ki az ideális gáz belső energiájának változását (ΔU) a termodinamika első főtételének képletével:

ΔU = Q – W

Leírás: ΔU = belső energiaváltozás, Q = hő, W = munka.

Számítsa ki a munkát (W) állandó nyomáson:

W = P, ΔV = (3 x 105 ⁾ ( 0,0008) = (3 x 101 ⁾ ( 8) = (30)(8) = 240 joule

Számítsa ki a hőt (Q) a hőkapacitás (C) képletével:

C = Q / ΔT

Q = (C)(ΔT) = (9) (60) = 540 Joule

Számítsd ki a belső energia változását:

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

A helyes válasz a D.

16. Egy tartályban 6 liter ideális gáz van, amelynek nyomása 2 atm (1 atm = 105 ^Nm⁻² ) , hőmérséklete 27 ^{° C . A gázt állandó nyomáson 77 °} C hőmérsékletre melegítjük . Ha a gáz hőkapacitása 5 JK⁻¹ ^, akkor a gáz végső térfogata és belső energiájának változása rendre….

A. 8 liter; ΔU = 250 joule

B. 8 liter; ΔU = 200 joule

C. 7 liter; ΔU = 100 joule

D. 7 liter; ΔU = 50 joule

E. 7 liter; ΔU = 20 joule

Vita

Izobár folyamat (állandó nyomás)

Köztudott, hogy:

Az ideális gáz kezdeti térfogata (V1 ₎ = 6 liter

Az ideális gáz kezdeti hőmérséklete (T1 ₎ = 27 ^° C + 273 = 300 K

Az ideális gáz végső hőmérséklete (T2 ₎ = 77 ^° C + 273 = 350 K

Ideális gáznyomás (P) = 2 atm = 2 x 10 ⁵ Nm ^-2

A gáz hőkapacitása (C) = 5 JK ^-1

Kérdés: A gáz végső térfogata (V ₂ ) és a gáz belső energiájának változása (ΔU)

Válasz:

Számítsa ki a végső térfogatot Charles törvényének képletével (izobár folyamat vagy állandó nyomás):

Hangerőváltozás:

1 liter = 0,001 ^m3

Kezdeti térfogat (V1 ₎ = 6 (0,001 m3 ⁾ = 0,006 ^m3

Végső térfogat (V2 ) ₌ 7 (0,001 m3 ⁾ = 0,007 ^m3

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

Hőmérséklet-változások:

Hőmérsékletváltozás ₍ ΔT) = T² – T¹ ₌ 350 K – 300 K = 50 K

Számítsd ki az ideális gáz belső energiájának változását (ΔU) a termodinamika első főtételének képletével:

ΔU = Q – W

Leírás: ΔU = belső energiaváltozás, Q = hő, W = munka.

Számítsa ki a munkát (W) állandó nyomáson:

W = P, ΔV = (2 x 10⁻⁶ ⁾ ( 0,001) = (2 x 10⁻² ⁾ (1 ) = (200)(1) = 200 joule

Számítsa ki a hőt (Q) a hőkapacitás (C) képletével:

C = Q / ΔT

Q = (C)(ΔT) = (5) (50) = 250 Joule

Számítsd ki a belső energia változását:

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

A helyes válasz a D.

Termodinamikai folyamat

17. Nézd meg az oldalsó grafikont és a következő állításokat!

(1) Az AB folyamat izobárikus és W = P (V₂ - V₁)

(2) A BC folyamat adiabatikus, és ΔU = Q

(3) A BC folyamat izochor, és ΔU = Q

(4) A CA folyamat izotermikus, és a rendszer hőt nyel el.

A helyes állítás a következő…

A. (1) és (3)

B. (1) és (4)

C. (2) és (3)

D. (2) és (4)

E. (3) és (4)

Vita

(1 ) Az AB folyamat izobárikus és W = P ( _V2 – _V1 )

Izobár = állandó nyomás. Az állandó nyomást a P1 mentén A- _ból B-be húzott egyenes vonal jelzi. Ebben a folyamatban a nyomás állandó marad, de a térfogat növekedése esetén térfogatváltozás történik. Ha a térfogat növekszik, a rendszer munkát végez a környezetén, ahol a munka mennyisége (W) a nyomás (P) és a térfogatváltozás (ΔU) szorzatának eredménye.

(3) A BC folyamat izochor, és ΔU = Q

_{Izochor = állandó térfogat. Az állandó térfogatot a V 2} mentén B-ből C-be húzott egyenes vonal jelöli. Ebben a folyamatban a térfogat állandó marad, de a nyomás növekedése esetén nyomásváltozás történik. A térfogat állandó, tehát nem történik munka, ahol W = 0. A termodinamika első főtételének képlete ΔU = Q – W, ​​​​ahol ΔU = a belső energia változása, Q = hő és W = munka. Ha nincs munka, akkor W = 0, tehát ΔU = Q.

A helyes válasz az A.

18. Nézd meg a következő termodinamikai ciklusgrafikont!

A következő állításból:

(1) A – B = izochor, a munka a hőmérsékletváltozástól függ

(2) B – C = adiabatikus, nincs hőváltozás

(3) B – C = izobár, a munka a térfogatváltozástól függ

(4) C – A = a folyamat a rendszeren kívüli erőfeszítéssel megy végbe

Az igazság az…

A. (1) és (2)

B. (1) és (3)

C. (2) és (3)

D. (2) és (4)

E. (3) és (4)

Vita

(1) A – B = izochor, a munka a hőmérsékletváltozástól függ

Igen, ez a folyamat izochor (állandó térfogat). A térfogat azonban állandó marad, tehát nem történik munka. Munka akkor történik, amikor a térfogat változik. Ezért ez az állítás helytelen.

(3) B – C = izobár, a munka a térfogatváltozástól függ

Izobár = állandó nyomás. Az állandó nyomást a B-től C-ig tartó egyenes vonal jelzi. Ebben a folyamatban a rendszer térfogata megváltozik, ahol a rendszer térfogata növekszik. A rendszer térfogatának növekedése azt jelenti, hogy a rendszer munkát végez a környezetén.

(4) C – A = a folyamat a rendszeren kívüli erőfeszítéssel megy végbe

Ebben a folyamatban a rendszer térfogata és a rendszernyomás csökken. A rendszer térfogatának csökkenése azt jelenti, hogy a környezet munkát végez a rendszeren. Más szóval, külsőleg történik a munka.

A helyes válasz az E.

A termodinamika törvényei

19. Nézd meg a képet! Egy ideális gáz nyomása (P) térfogatra (V) változik. A gáz által ebben a folyamatban végzett munka…
A. 20 joule
Kb. 15 joule
Kb. 10 joule
D. 5 joule
E. 4 joule
Vita
Ismert :
Kezdeti nyomás (P₁) = 4 Pa ​​​​= 4 N/m²²
Végső nyomás (P₂) = 6 Pa ​​​​= 6 N/m²²
Kezdeti térfogat (V₁) = 2 m³
Végső térfogat (V₂) = 4 m³
Kérdezte A gáz által végzett munka (W)
Jawab :
A gáz által végzett munka = az ab görbe alatti terület.
W = háromszög területe + téglalap területe
H = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = 2 + 8
W = 10 joule
A helyes válasz az E.

20. Egy ideális gáz zárt folyamaton megy keresztül: A → B → C → A. Egy körfolyamatban a gáz … nagyságrendű munkát végez.
A. −2,0 × 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
Vita
Munka (W) = a görbe területe (a háromszög területe a nyíllal jelölt vonalon belül).
W = ½ (20-10)(6 x 10⁵ - 2 x 10⁵)
W = ½ (10)(4 x 10⁵)
W = (5)(4 × 10⁵)
Szélesség = 20 x 10⁵ = 2 x 10⁶ Joule
A helyes válasz a D.

Kérdés forrása:

Országos fizika vizsgakérdések középiskolák/szakközépiskolák számára