Dæmispurningar um hvarffræði lofttegunda

19 dæmi um spurningar um hreyfiorkukenningu lofttegunda

1. Hugsjónargas í lokuðu íláti hefur upphaflega þrýsting P og rúmmál V. Ef gasþrýstingurinn er aukinn fjórum sinnum upprunalegan og rúmmál gassins helst stöðugt, þá er hlutfall upphaflegrar hreyfiorku og lokahreyfiorku gassins...
Umræða
Það er vitað :
Upphafsþrýstingur (P₁) = P
Lokaþrýstingur (P₂) = 4P
Upphafsrúmmál (V₁) = V
Lokamagn (V₂) = V
Spurði Samanburður á upphaflegri hreyfiorku og lokahreyfiorku (EK)₁ : EK₂)
Jawab :
Sambandið milli þrýstings (P), rúmmáls (V) og hreyfiorku (EK) í hugsjónargasi :
Samanburður á upphaflegri hreyfiorku og lokahreyfiorku :
2. Ákvarðið meðalhreyfiorku gassameinda við hitastigið 57^oC!
Umræða
Það er vitað :
Gashitastig (T) = 57^oC + 273 = 330 Kelvin
Boltzmanns fasti (k) = 1,38 x 10^-23 Júl/Kelvin
Spurði Meðaltals hreyfiorka við umritun
Jawab :
Tengsl milli hreyfiorka og gashitastig :
Meðaltals hreyfiorka þýðingar :
3. Gas við hitastigið 27°C^oC er í lokuðu íláti. Til að auka hreyfiorku þess í tvöfalda upprunalegu hreyfiorkuna þarf að hita gasið upp í...
Umræða
Það er vitað :
Upphafshitastig (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K
Upphafleg hreyfiorka = EK
Lokahreyfiorka = 4 EK
Spurði Lokahitastig (T₂)
Jawab :
Lokahiti gassins er 600 K eða 327^oC.

4. Kjörgas er í lokuðu rými. Kjörgasið er hitað þar til meðalhraði agnanna eykst í þrefalt upphafshraðann. Ef upphafshitastig gassins er 27^oC, þá er lokahitastig hugsjónargassins ...
Umræða
Það er vitað :
Upphafshitastig = 27^oC + 273 = 300 Kelvin
Upphafshraði = v
Lokahraði = 2v
Spurði Lokahiti hugsjónargass
Jawab :

Lokameðalhraði = 2 x Upphafleg meðalhraði

5. Þrjú mól af gasi eru í herbergi með 36 lítra rúmmál. Hvert gassameind hefur hreyfiorku upp á 5 x 10^-21 Joule. Alhliða gasstuðull = 8,315 J/mól.K og Boltzmann-stuðull = 1,38 x 10^-23 J/K. Reiknið út gasþrýstinginn í herberginu!
Umræða
Það er vitað :
Fjöldi móla (n) = 3 mól
Rúmmál = 36 lítrar = 36 dm³ = 36 x 10^-3 m³
Boltzmanns fasti (k) = 1,38 x 10^-23 J/K
Hreyfiorka (EK) = 5 x 10^-21 Joule
Alhliða gasstuðull (R) = 8,315 J/mól.K
Spurði : gasþrýstingur (P)
Jawab :
Reiknið hitastigið (T) með því að nota formúluna fyrir hreyfiorku gassins og hitastigið:

Reiknaðu gasþrýstinginn með því að nota formúluna fyrir hugsjónargaslögmálið (í fjölda móla, n):

Gasþrýstingurinn er 1,67 x ^10⁻⁶ Pascal eða 1,67 lofttegundir.

6. Í lokuðu íláti þenst gasrúmmálið út í tvöfalt upphafsrúmmálið (V_o = upphafsrúmmál, P_o = upphafsþrýstingur) og gashitastigið hækkar í fjóra sinnum upprunalega hitastigið. Gasþrýstingurinn verður...
A.P_o
B. 2 P_o
C. 4 P_o
D. 6 bls._o
E. 8 P_o
Umræða
Það er vitað að:
Upphafsrúmmál gass (V₁) = V_o
Lokarúmmál gass (V₂) = 2V_o
Upphafshitastig gassins (T₁) = T
Lokahiti gassins (T₂) = 4T
Upphafsþrýstingur gass (P₁) = P_o
Spurði: Lokaþrýstingur gass (P₂)
Svar:

Rétta svarið er B.

7. Ákveðið magn af hugsjóngasi gengst undir jafnhitaferli, þannig að þrýstingurinn verður tvöfaldur upprunalegur þrýstingur, síðan verður rúmmálið...
A. 4 sinnum upprunalegt
B. 2 sinnum upprunalegt
C. ½ sinnum upprunalega
D. ¼ sinnum upprunalega
E. ennþá
Umræða
Ísótermískt = stöðugt hitastig
Það er vitað að:
Upphafsrúmmál gass (V₁) = V
Upphafsþrýstingur gass (P₁) = P
Lokaþrýstingur gass (P₂) = 2P
Spurði: Lokarúmmál gass (V₂)
Svar:
P₁ V₁ = P₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ V
Rétta svarið er C.

8. Í lokuðu íláti þenst rúmmál gassins út í tvöfalt upphafsrúmmálið (Vo ₌ upphafsrúmmál, Po ₌ upphafsþrýstingur) og hitastig gassins hækkar í fjórfalt upphafsrúmmálið. Gasþrýstingurinn verður…

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

Umræða
Það er vitað :
Upphafsrúmmál gass (V₁) = V_o
Lokarúmmál gass (V₂) = 2V_o
Upphafshitastig gassins (T₁) = T
Lokahiti gassins (T₂) = 4T
Upphafsþrýstingur gass (P₁) = P_o
Spurði Lokaþrýstingur gass (P₂)
Jawab :
Rétta svarið er B.

9. Ákveðið magn af hugsjóngasi gengst undir jafnhitaferli, þannig að þrýstingurinn verður tvöfaldur upprunalegur þrýstingur, síðan verður rúmmálið...

A. 4 sinnum upprunalegt
B. 2 sinnum upprunalegt
C. ½ sinnum upprunalega
D. ¼ sinnum upprunalega
E. ennþá

Umræða
Ísótermískt = stöðugt hitastig
Það er vitað :
Upphafsrúmmál gass (V₁) = V
Upphafsþrýstingur gass (P₁) = P
Lokaþrýstingur gass (P₂) = 2P
Spurði Lokarúmmál gass (V₂)
Jawab :
P₁ V₁ = P₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ V
Rétta svarið er C.

10. Þrýstingur hugsjónargass í lokuðu rými gegn veggjum rörsins er formúlaður sem :

P = ^2N / _3V EK

P = þrýstingur (Pa)

N = fjöldi gassameinda (agna)

V = gasrúmmál

EK = meðalhreyfiorka sameindanna (J).

Rétta fullyrðingin varðandi orðalagið hér að ofan er…

A. Þrýstingur gass gegn veggnum fer eftir fjölda sameinda á rúmmálseiningu.

B. Hreyfiorka gass er ekki háð þrýstingnum sem sameindirnar beita á veggina.

C. Rúmmál gassins í strokknum breytist ekki þótt gasþrýstingurinn breytist.

D. Fjöldi gassameinda minnkar, þannig að hreyfiorka sameindanna mun aukast.

E. Rúmmál gassins eykst, þannig að fjöldi gassameinda eykst.

Umræða

Rafmagnshólfið er lokað þannig að þótt gasþrýstingurinn breytist breytist gasrúmmálið í rörinu ekki.

Rétta svarið er C.

11. Þrýstingur hugsjónargass í lokuðu rými við vegg rörsins er settur fram sem P = (2N / 3V) EK. P = þrýstingur (Pa), N = fjöldi sameinda ( agna) gassins og EK er meðalhreyfiorka sameindanna (J). Samkvæmt þessari jöfnu er rétta fullyrðingin...

A. Þrýstingur gass á vegginn er háður meðalhreyfiorku sameindanna.

B. Hreyfiorka gass er háð þrýstingnum sem sameindirnar beita á veggina.

C. Hitastig gassins í rörinu mun breytast ef gasþrýstingurinn breytist.

D. Ef fjöldi gassameinda minnkar, þá mun rúmmál hreyfiorku sameindanna minnka.

E. Ef gasrúmmálið eykst, þá mun gasþrýstingurinn lækka.

Umræða

Það er vitað að:

Þrýstingsformúla: P = (2N / 3V) EK

P = þrýstingur

N = fjöldi gasagnasameinda

V = gasrúmmál

EK = meðalhreyfiorka

P er í beinu hlutfalli við N og EK

P er í öfugu hlutfalli við V

N er í beinu hlutfalli við rúmmál

N er í öfugu hlutfalli við EK

Spurt: Hvaða fullyrðing er rétt?

Svar:

A er rangt því samkvæmt formúlunni hér að ofan er gasþrýstingur (P) háður hreyfiorku, ekki meðalhreyfiorku.

B er rangt því þrýstingur er háður hreyfiorku gassins, ekki öfugt.

C er rangt því samkvæmt formúlunni hér að ofan er hitastig ekki háð þrýstingi.

D er rangt því N er í öfugu hlutfalli við EK, sem þýðir að ef N er stórt þá er EK stór.

E er rétt vegna þess að þrýstingur (P) er í öfugu hlutfalli við rúmmál (V).

Rétta svarið er E.

12. Ef kjörgas í íláti er þjappað saman (þrýst) mun gasið upplifa….

A. Minnkun á hraða agna

B. Lækkun hitastigs

C. Hitastigshækkun

D. Viðbót gasagna

E. Minnkun gasagna

Umræða

Kjörgaslögmál (í mólum) :

PV = nRT

Kjörgaslögmál (í fjölda sameinda) :

PV = NkT

Sambandið milli hreyfiorku og gashita :

EK = 3/2 kT

Upplýsingar:

P = þrýstingur, V = rúmmál, T = hitastig, n = fjöldi móla, N = fjöldi sameinda, R = alhliða gasstuðull, k = Boltzmann-stuðull

Byggt á ofangreindum þremur formúlum eru eftirfarandi ályktanir dregnar:

– Ef gasið er þjappað saman minnkar rúmmál (V) þess.

– Ef rúmmál (V) gassins minnkar, þá eykst þrýstingur (P) gassins og hitastig (T) gassins eykst.

– Herbergið er lokað (V er fasti) þess vegna breytast fjöldi móla af gasi (n) og fjöldi gasagna (N) ekki.

– Ef hitastig (T) gassins hækkar, eykst hreyfiorka (EK) þess. Ef hreyfiorka gassins eykst, eykst hraði agnanna (EK = ½ mv² ^, v = hraði).

Rétta svarið er C.

13. Magn af kjörgasi í lokuðu röri er hitað ísókórískt þannig að hitastig þess hækkar í fjórum sinnum upprunalegt hitastig. Meðalhreyfiorka kjörgassameindanna er….

A. ¼ sinnum upprunalega

B. ½ sinnum upprunalega

C. Sama og áður

D. 2 sinnum aftur

E. 4 sinnum upprunalegt

Umræða

Ísókórískt = fast rúmmál

Sambandið milli meðalhreyfiorku (EK) og hitastigs (T) gass er tjáð með jöfnunni hér að neðan:

EK = 3/2 kT

Lýsing: EK = hreyfiorka, T = hitastig, 3/2 = fasti, k = Boltzmann-fasti.

Samkvæmt þessari formúlu virðist hreyfiorka vera í réttu hlutfalli við hitastig. Því hærra sem hitastigið er, því meiri er hreyfiorkan. Ef hitastigið fjórfaldast, þá fjórfaldast hreyfiorkan einnig.

Rétta svarið er E.

14. Kjörgas með þrýsting P og rúmmál V í lokuðu rými. Ef gasþrýstingurinn í rýminu er lækkaður niður í 1/4 af upprunalega þrýstingnum við fast rúmmál, þá er hlutfall hreyfiorku fyrir og eftir þrýstingslækkunina…

A. 1: 4

B. 1: 2

C. 2: 1

D. 4:1

E. 5: 1

Umræða

Það er vitað að :

Upphafsrúmmál = V

Lokarúmmál = V

Upphafsþrýstingur gassins = P

Lokaþrýstingur gassins = ¼ P

Spurning : samanburður á upphaflegri hreyfiorku og lokahreyfiorku (EK ₁ : EK ₂ )

Svar :

Sambandið milli þrýstings (P), rúmmáls (V) og hreyfiorku (EK) gass:

Samanburður á upphaflegri hreyfiorku og lokahreyfiorku:

Rétta svarið er D.

15. Hitastig hugsjónargass í röri er sett fram sem EK = 3/2 kT, þar sem T táknar alhitastig og EK = meðalhreyfiorka gassameindanna. Byggt á jöfnunni hér að ofan…

A. Því hærra sem hitastig gassins er, því minni er hreyfiorka þess.

B. Því hærra sem gashitastigið er, því hægar hreyfast gasagnirnar.

C. Því hærra sem gashitastigið er, því hraðar hreyfast gasagnirnar.

D. Gashitastig er í öfugu hlutfalli við hreyfiorku gassins

E. Gashitastig hefur ekki áhrif á hreyfingu gasagna.

Umræða

Samkvæmt formúlunni hér að ofan er hitastig í réttu hlutfalli við hreyfiorku. Því hærra sem hitastigið er, því meiri er hreyfiorkan. Hreyfiorka er í réttu hlutfalli við hraða hreyfingar gasagnanna (EK = ½ mv² ^, þar sem EK = hreyfiorka, v = hraði). Því meiri sem hreyfiorkan er, því hraðari hreyfing gasagnanna.

Rétta svarið er C.

7. Þættir sem hafa áhrif á hreyfiorku gass í lokuðu rými:

(1) þrýstingur

(2) rúmmál

(3) hitastig

(4) tegundir efna

Rétta fullyrðingin er….

A. (1) og (2)

B. (1) og (3)

C. (1) og (4)

Aðeins D. (2)

Aðeins E. (3)

Umræða

Rýmið er lokað þannig að rúmmál gassins er stöðugt, rúmmál gassins hefur ekki áhrif á hreyfiorkuna.

Rétta svarið er B.

16. Gefðu gaum að eftirfarandi fullyrðingu!

(1) Fjöldi gasagna eykst

(2) Fjöldi mólna minnkar

(3) Hitastigið er hækkað

(4) Aukið magn

Þættir sem geta aukið gasþrýsting í lokuðu rými eru táknaðir með tölunni ...

Umræða

Jafna fyrir gasþrýsting í lokuðu rými:

Upplýsingar:

P = þrýstingur, N = fjöldi gassameinda, m = massi, v = meðalhraði sameinda, V = rúmmál íláts, n = fjöldi móla.

Byggt á jöfnunni hér að ofan,

Ef fjöldi gasagna (N) eykst, þá eykst gasþrýstingurinn (P).

Ef fjöldi móla (n) minnkar þá minnkar gasþrýstingurinn (P).

Ef hitastigið (T) er hækkað þá eykst gasþrýstingurinn (P).

Ef rúmmálið (V) eykst, þá lækkar gasþrýstingurinn (P).

Þættirnir sem geta því aukið gasþrýsting í lokuðu rými eru 1 og 3.

17. Argon gas er í lokuðu rými þegar hitastigið breytist í tvöfalt upprunalegt, þá breytist hreyfihraði argon gas agnanna í ... sinnum upprunalegt.

Umræða

Það er vitað:

Upphafshitastig = T

Lokahiti = 2T

Upphafshraði = v

Spurning: Lokahraði = ….v

Svar:

Formúlan fyrir sambandið milli hraða, meðalhreyfiorku og gashita:

Upplýsingar:

v = hraði, k = Bolztmann-fasti, T = hitastig, m = massi

Upphafshraði:

Segjum sem svo að k = 1, T = 1 og m = 1.

Ef lokahitastigið = 2 þá er lokahraðinn:

Lokahraði = √2 sinnum upprunalegi hraði.

18. Ákveðið magn af kjörgasi með einstofna þrýsting hefur upphaflega 120 kPa þrýsting. Síðan er gasið hitað við fastan þrýsting þannig að það þenst út. Segjum sem svo að alhliða gasstuðullinn sé táknaður sem R J.mól ^-1 .K ^-1 . Ef hitastig gassins hækkar í ferlinu í 38,4/R Kelvin og vinnan á kmól sem gasið vinnur til að þenjast út er 8,4 J, þá er upphafsrúmmál gassins á kmól...

A. 210 rúmsentimetrar

B. 225 rúmsentimetrar

Um það bil 235 rúmsentimetrar

D. 240 rúmsentimetrar

E. 250 rúmsentimetrar

Umræða

Það er vitað:

Þrýstingur (P) = 120 kPa = 120.000 Pascal

Alhliða gasstuðull = R

Hitastig (T) = 38,4/R

Vinna (W) á kílómól = 8,4 joular

Spurt: Upphafsrúmmál (V1 ₎ á kílómól

Svar:

Reiknið út lokarúmmálið (V² ₎ :

PV2 ₌ n RT

120.000 (V² ₎ = R (38,4/R)

120.000 (V² ₎ = 38,4

V2 ₌ 38,4 /120.000

V2 = _0,00032

V² = 0,32 _x ^10⁻³ m³ ^/ kmól

V2 = 0,32 x 10 ^-3 x ₁₀ ⁶ cm3 ^/ kmól

V² = 0,32 _x ^10³ cm³ ^/ kmól

V2 = 320 cm3 ^/ _kmól

V2 = ₃₂₀ rúmsentimetrar/kmól

Reiknaðu upphafsrúmmálið (V1 ₎ :

W = P ( _V2 – _V1 )

8,4 = 120 x 10³ ⁽ 0,32 x ^10⁻³ – _V¹ )

8,4 = 120 x 10³ x ^0,32 x ^10⁻³ – (120 x ^10³ V1 ₎

8,4 = 120 x 0,32 – (120 x ^10³ V1 ₎

8,4 = 38,4 – (120 x ^10³ V1 ₎

(120 x ^10³ V1 ₎ = 38,4 – 8,4

(120 x ^10³ V1 ) = ₃₀

V1 = 30 / (120 _x ^10³ )

V1 ⁼ 0,25 _x ^10-3 m3

V1 ⁼ 0,25 _x ^10⁻³ x ^10⁶ cm³

V1 ⁼ 0,25 _x ^10³ cm³

V1 = ₂₅₀ ^cm3

V1 = 250 _{rúmsentimetrar}

Rétta svarið er E.

19. Argongas má líta á sem hugsjóngas. Gasið hefur upphaflega innri orku E₁ og hitastig T₁Gasið gengst undir ferli með því að vinna vinnu W, sem losar orku að verðmæti Q og lokaástand innri orkunnar er E._f og hitastig T_fStærð orkubreytingarinnar er sýnd á myndinni hér að ofan. Hver er niðurstaða þessa ferlis?

A. Gas fer í gegnum ísóbarískt ferli og T _f < T _i

B. Gas fer í gegnum adiabatískt ferli og T _f < T _i

C. Gas fer í gegnum ísókórískt ferli og T _f < T _i

D. Gas gengst undir jafnhitaferli og T _f = T _i

E. Gas gengst undir ísókórískt ferli og T _f = T _i

Umræða

Samkvæmt myndinni breytast upphafsorkan (Ei ₎ og lokaorkan (Ef ₎ ekki, með öðrum orðum breytingin á innri orku er núll. Formúlan fyrir breytinguna á innri orku er: ΔU = 3/2 N k ΔT

Samkvæmt þessari formúlu, ef breytingin á innri orku er núll (ΔU=0), þá er breytingin á hitastigi einnig núll (ΔT=0). Núll breyting á hitastigi þýðir að hitastigið helst óbreytt. Ef hitastigið helst óbreytt er gasið að gangast undir jafnhitaferli.

Rétta svarið er D.

Heimild spurningar:

Eðlisfræðispurningar fyrir framhaldsskóla/starfsmenntaskóla á landsvísu