Dæmi um spurningar um varmafræði

20 dæmi um spurningar í varmafræði

Varmafræðileg ferli

1. Í varmafræði gengst hugsjónargas undir jafnhitaferli ef…

A. breytingar á ástandi gassins, hitastigið helst alltaf stöðugt

B. allar sameindir hreyfast á mismunandi hraða

C. Öll gasskilyrði breytast alltaf í hitastigi

D. við hátt hitastig er hraði sameindanna meiri

E. gasþrýstingur og rúmmál breytast ekki

Umræða

Jafnhitastig eða ísótermískt þýðir stöðugt hitastig.

Rétta svarið er A.

2. Allar hugsjónarlofttegundir gangast undir ísókórískt ferli svo...

A. allar sameindir hafa sama hraða

B. við hátt hitastig er meðalhraði sameindanna meiri

C. gasþrýstingur helst stöðugur

D. gasið mun vinna

E. hefur enga innri orku

Umræða

Ísókór = fast rúmmál.

Rétta svarið er B.

3. Rétta fullyrðingin um varmafræðileg ferli er…

A. Ísóbarísk breyting er ferlið þar sem gas breytist við fastan þrýsting.

B. Ísóbarísk breyting er ferlið þar sem gas breytist við fast hitastig.

C. Ísókórískt er ferli þar sem gas breytist við fastan þrýsting.

D. ísóterma er ferlið þar sem gas breytist við fast rúmmál.

E. Ísókórískt er ferli þar sem gas breytist við fast hitastig.

Umræða

Ísóbarískt = fastur þrýstingur

Ísókórískt = fast rúmmál

Jafnhitastig = stöðugt hitastig

Rétta svarið er A.

Fyrsta lögmál varmafræðinnar

4. Samkvæmt PV-grafinu hér að neðan er magn gasvinnu í ferlum I og II í réttu hlutfalli við...

A. 4: 3

B. 3: 4

C. 2: 3

D. 1:2

E. 1: 1

Umræða

Það er vitað að:

Ferli 1:

Þrýstingur (P) = 20 N/ ^m²

Upphafsrúmmál (V1 ⁾ ₌ 10 lítrar = 10 dm3 ⁼ 10 x ^10-3 m3

Lokarúmmál (V² ₎ = 40 lítrar = 40 dm³ ^{= 40} x ^10⁻³ m³

Ferli 2:

Þrýstingur (P) = 15 N/ ^m²

Upphafsrúmmál (V1 ⁾ ₌ 20 lítrar = 20 dm3 ⁼ 20 x ^10-3 m3

Lokarúmmál (V² ₎ = 60 lítrar = 60 dm³ ^{= 60} x ^10⁻³ m³

Spurði:

Svar:

Gasvinna í vinnslu I:

W = P ΔV = P( _V² – _V³ ) = (20)(40-10)(10⁻³ ) ^{= (} 20)(30)(10⁻³ ) ^{= (} 600)( 10⁻³ ^{) =} 0,6 ^m³

Gasvinna í ferli II:

W = P ΔV = P( _V² – _V³ ) = (15)(60-20)(10⁻³ ) ^{= (} 15)(40)(10⁻³ ) ^{= (} 600)( 10⁻³ ^{) =} 0,6 ^m³

Samanburður á gasvinnslu í ferli I og II:

0,6 m³ ^: 0,6 ^m³

1: 1

Rétta svarið er E.

5. Samkvæmt P – V grafinu er magn gasvinnu í ferlum I og II í réttu hlutfalli við ...

A. 4: 3

B. 3: 4

C. 2: 3

D. 1:2

E. 1: 1

Umræða

Það er vitað að:

Ferli I:

Þrýstingur (P) = 20 Pascal

Rúmmál 1 (V1 ₎ = 10 lítrar

Rúmmál 2 (V2 ₎ = 40 lítrar

Ferli II:

Þrýstingur (P) = 15 Pascal

Rúmmál 1 (V1 ₎ = 20 lítrar

Rúmmál 2 (V2 ₎ = 60 lítrar

Spurning: Samanburður á gasvinnu í ferli I og II

Svar:

Varmafræðilega ferlið sem byggir á grafinu hér að ofan er ísóbarískt ferli (fastur þrýstingur).

Vinna sem gas framkvæmir í ferli I:

W = P ( _V2 – _V1 )

V = (20)(40 – 10)

W = (20)(30)

B = 600

Vinna sem gas framkvæmir í ferli II:

W = P ( _V2 – _V1 )

V = (15)(60 – 20)

W = (15)(40)

B = 600

Samanburður á gasvinnslu í ferli I og II:

600: 600

1: 1

Rétta svarið er E.

6. Helíumgas er hitað samkvæmt PV-grafinu hér að neðan. Vinna sem helíumgas vinnur í AB-ferlinu er...

A. 15 joule

B. 10 joule

C. 8 joule

D. 4 joule

E. 2 joule

Umræða

Það er vitað að :

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

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

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

Spurning : Vinna sem gasið vinnur í AB ferlinu

Svar :

W = ∆P ∆V

W = P ( _V2 – _V1 )

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

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

W = 2 Júl

Rétta svarið er E.

7. Skoðið myndina! Kjörgas breytir þrýstingi (P) í rúmmál (V). Vinna sem gasið vinnur í þessu ferli er…

A. 20 joular

B. 15 joular

C. 10 joule

D. 5 joular

E. 4 Joule

Umræða

Það er vitað að :

Upphafsþrýstingur (P1 ₎ = 4 Pa ​​= 4 N/ ^m2

Lokaþrýstingur (P² ₎ = 6 Pa = 6 N/ ^m²

Upphafsrúmmál (V1 ₎ = 2 ^m3

Lokarúmmál (V² ₎ = 4 ^m³

Óskað er eftir : Vinna unnin með gasi (W)

Svar :

Vinna sem gas vinnur = flatarmál undir ferlinum ab.

W = flatarmál þríhyrnings + flatarmál rétthyrnings

V = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)

V = ½ (2)(2) + 4(2)

V = 2 + 8

W = 10 Júl

Rétta svarið er E.

8. Kjörgas gengst undir lokað ferli A → B → C → A. Í hringrás vinnur gasið sem nemur….

A. -2,0 x 10³ J

B. − 5,5 x ^10³ J

C. − 8,0 x ^10⁻⁶ J

Þvermál 2,0 x ¹⁰⁶ J

E. 4,0 x ¹⁰⁶ J

Umræða

Vinna (W) = flatarmál ferilsins (flatarmál þríhyrningsins innan línunnar sem merkt er með ör).

B = ½ (20-10)(6 x 10 ⁵ – 2 x 10 ⁵ )

B = ½ (10)(4 x ¹⁰⁵ )

W = (5)(4 x ¹⁰⁵ )

W = 20 x 10 ⁵ = 2 x 10 ⁶ júlar

Rétta svarið er D.

Hitavél

9. Vél tekur í sig 2.000 joula af hita úr háhitageymslu og sendir 1.200 joula í lághitageymslu. Skilvirkni vélarinnar er ….

A. 80%

B. 75%

Um það bil 60%

D. 50%

E. 40%

Umræða

Það er vitað að:

Varmaupptaka (QH ₎ = 2000 joules

Losaður varmi (Q _L ) = 1200 joules

Vinna framleidd af vélinni (W) = 2000 – 1200 = 800 joules

Spurning : Nýtni varmavélarinnar (e)

Svar :

Formúlan fyrir skilvirkni varmavélarinnar:

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

Rétta svarið er E.

Carnot vél

10. Nýtni Carnot-vélar sem tekur upp hita við 960 K og losar sig við hita við 576 K er...

A. 40%

B. 50%

Um það bil 56%

D. 60%

E. 80%

Umræða

Það er vitað að :

Hámarkshitastig (TH ₎ = 960 K

Lágt hitastig (TL ₎ = 576 K

Spurning : Hagkvæmni Carnot-vélarinnar (e)

Svar :

Nýtni Carnot-vélarinnar er 0,4 x 100% = 40%

Rétta svarið er A.

11. Í PV-grafinu fyrir Carnot-vélina hér að neðan er W = 6.000 joule. Magn varma sem vélin losar í hverri lotu er...

A. 2.250 joule

B. 3.000 joule

C. 3.750 joule

D. 6.000 joule

E. 9.600 joule

Umræða

Það er vitað að:

Vinna (W) = 6000 joular

Hámarkshitastig (TH ₎ = 800 Kelvin

Lágt hitastig (T _L ) = 300 Kelvin

Spurt: Q

Svar:

Nýtni hugsjónarhitavélar (Carnot vél):

Hiti sem Carnot vélin tekur upp:

W = e Q ₁

6000 = (0,625) Q ₁

Q ₁ = 6000 / 0,625

Q ₁ = 9600

Varmi sem losnar frá Carnot vél:

Q ₂ = Q ₁ – W

Q2 = 9600 – ₆₀₀₀

Q² = 3600 _Júl

Það er ekkert rétt svar.

12. Carnot-vél með 40% nýtni notar heitan geymi við 727°C hitastig. Ákvarðið hitastig kalda geymisins!

A. 327°C

B. 357°C

C. 400°C

D. 600°C

A. 627°C

Umræða

Það er vitað að:

Nýtni (e) = 40% = 40/100 = 0,4

Hæsti hiti (TH ₎ = 727 ^° C + 273 = 1000 K

Spurning: Ákvarðið hitastig kalda geymisins

Svar:

Hitastig lónsins er 600–273 = 327 ^° C

Rétta svarið er A.

13. P-V grafið fyrir Carnot-vél lítur svona út á eftirfarandi mynd! Ef vélin gleypir 800 J af hita, þá er vinnan sem unnin er…

A. 105,5 J

B. 252,6 J

Um það bil 336,6 J

D. 466,7 J

E. 636,7 J

Umræða

Það er vitað að:

Hámarkshitastig (TH ₎ = 600 Kelvin

Lágt hitastig (T _L ) = 250 Kelvin

Varmi sem frásogast (Q1 ₎ = 800 joules

Spurt: Átak (V)

Svar:

Nýtni hugsjónarhitavélar (Carnot vél):

Þær tilraunir sem gerðar eru eru:

W = e Q ₁

W = (7/12)(800 joule)

W = 466,7 Júl

Rétta svarið er D.

14. Carnot-vél starfar við hátt hitastig, 600 K, til að framleiða vélræna vinnu. Ef vélin gleypir 600 J af hita við lágt hitastig, 400 K, þá er vinnan sem framleidd er….

A. 120 J

B. 124 J

Um það bil 135 J

D. 148 J

E. 200 J

Umræða

Það er vitað að :

Lágt hitastig (TL ₎ = 400 K

Hámarkshitastig (TH ₎ = 600 K

Varmi sem frásogast (Q1 ₎ = 600 joules

Óskað er eftir : Verk framleitt með Carnot vélinni (W)

Svar :

Nýtni hugsjónarhitavélar (Carnot vél):

Vinna sem Carnot vélin framkvæmir:

W = e Q ₁

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

Rétta svarið er E.

Hreyfifræði lofttegunda og varmafræði

15. Í tanki er kjörgas með 4 lítra rúmmál, 27 ^° C hitastig og 3 atm þrýsting (1 atm = 10 ^{^5} Nm⁻² ⁾ . Gasið hitnar við stöðugan þrýsting þar til hitastigið nær 87 ^° C. Varmarýmd gassins er 9 JK⁻¹ ^. Lokarúmmál gassins og breyting á innri orku þess eru, talið í sömu röð...

A. 4,2 lítrar, ΔU = 200 joular

B. 4,4 lítrar, ΔU = 240 joular

C. 4,6 lítrar, ΔU = 280 joular

D. 4,8 lítrar, ΔU = 300 joular

E. 4,8 lítrar, ΔU = 360 joular

Umræða

Ísóbarískt ferli (stöðugur þrýstingur)

Það er vitað að:

Upphafsrúmmál hugsjónargass (V1 ₎ = 4 lítrar

Upphafshitastig hugsjónargass (T1 ₎ = 27 ^° C + 273 = 300 K

Lokahiti hugsjónargassins (T2 ₎ = 87 ^° C + 273 = 360 K

Kjörþrýstingur gass (P) = 3 atm = 3 x 10 ⁵ Nm ^-2

Varmarýmd gass (C) = 9 JK ^-1

Spurning: Lokarúmmál gass (V² ₎ og breyting á innri orku gass (ΔU)

Svar:

Reiknið út lokarúmmálið með því að nota lögmál Charles (ísóbarískt ferli eða fastur þrýstingur):

Breyting á hljóðstyrk:

1 lítri = 0,001 ^m³

Upphafsrúmmál (V1 ₎ = 4 (0,001 m3 ⁾ = 0,004 ^m3

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

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

Hitabreytingar:

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

Reiknaðu breytinguna á innri orku (ΔU) í hugsjónargasi með því að nota formúluna fyrir fyrsta lögmál varmafræðinnar:

ΔU = Q – W

Lýsing: ΔU = breyting á innri orku, Q = varmi, W = vinna.

Reiknaðu vinnuna (W) við fastan þrýsting:

W = P ΔV = (3 x 10 ⁵ )( 0,0008) = (3 x 10 ¹ )( 8) = (30)(8) = 240 Júl

Reiknaðu varmann (Q) með því að nota formúluna fyrir varmarýmdina (C):

C = Q / ΔT

Q = (C)(ΔT) = (9)(60) = 540 Joules

Reiknaðu breytinguna á innri orku:

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

Rétta svarið er D.

16. Í tanki eru 6 lítrar af kjörgasi með þrýsting upp á 2 atm (1 atm = 10 ⁵ Nm⁻² ), hitastig upp á 27 ^{° C .} Gasið er hitað upp í 77 ^° C við fastan þrýsting. Ef varmarýmd gassins er 5 JK⁻¹ ^, þá eru lokarúmmál og breyting á innri orku gassins, talið í sömu röð….

A. 8 lítrar; ΔU = 250 joular

B. 8 lítrar; ΔU = 200 joular

C. 7 lítrar; ΔU = 100 joular

D. 7 lítrar; ΔU = 50 joular

E. 7 lítrar; ΔU = 20 joular

Umræða

Ísóbarískt ferli (stöðugur þrýstingur)

Það er vitað að:

Upphafsrúmmál hugsjónargass (V1 ₎ = 6 lítrar

Upphafshitastig hugsjónargass (T1 ₎ = 27 ^° C + 273 = 300 K

Lokahiti hugsjónargassins (T2 ₎ = 77 ^° C + 273 = 350 K

Kjörþrýstingur gass (P) = 2 atm = 2 x 10 ⁵ Nm ^-2

Varmarýmd gass (C) = 5 JK ^-1

Spurning: Lokarúmmál gass (V² ₎ og breyting á innri orku gass (ΔU)

Svar:

Reiknið út lokarúmmálið með því að nota lögmál Charles (ísóbarískt ferli eða fastur þrýstingur):

Breyting á hljóðstyrk:

1 lítri = 0,001 ^m³

Upphafsrúmmál (V1 ₎ = 6 (0,001 m3 ⁾ = 0,006 ^m3

Lokarúmmál (V² ) ₌ 7 (0,001 m³ ⁾ = 0,007 ^m³

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

Hitabreytingar:

Hitabreyting (ΔT) = T2 _– T1 = 350 K – ₃₀₀ K = 50 K

Reiknaðu breytinguna á innri orku (ΔU) í hugsjónargasi með því að nota formúluna fyrir fyrsta lögmál varmafræðinnar:

ΔU = Q – W

Lýsing: ΔU = breyting á innri orku, Q = varmi, W = vinna.

Reiknaðu vinnuna (W) við fastan þrýsting:

W = P ΔV = (2 x 10 ⁵ )( 0,001) = (2 x 10 ² )(1 ) = (200)(1) = 200 Júl

Reiknaðu varmann (Q) með því að nota formúluna fyrir varmarýmdina (C):

C = Q / ΔT

Q = (C)(ΔT) = (5)(50) = 250 Joules

Reiknaðu breytinguna á innri orku:

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

Rétta svarið er D.

Varmafræðileg ferli

17. Skoðið grafið hér til hliðar og eftirfarandi fullyrðingar!

(1) AB ferlið er ísóbarískt og W = P (V₂ - V₁)

(2) Ferlið BC er adiabatískt og ΔU = Q

(3) Ferlið BC er ísókórískt og ΔU = Q

(4) CA-ferlið er jafnhitakennt og kerfið gleypir hita.

Rétta fullyrðingin er…

A. (1) og (3)

B. (1) og (4)

C. (2) og (3)

D. (2) og (4)

E. (3) og (4)

Umræða

(1 ) AB ferlið er ísóbarískt og W = P ( _V2 – _V1 )

Ísóbarískur = fastur þrýstingur. Stöðugur þrýstingur er táknaður með beinni línu eftir P1 _frá A til B. Í þessu ferli helst þrýstingurinn stöðugur en rúmmálsbreyting verður þar sem rúmmálið eykst. Ef rúmmálið eykst vinnur kerfið vinnu á umhverfið, þar sem vinnumagnið (W) er afleiðing af margfeldi þrýstings (P) og rúmmálsbreytingarinnar (ΔU).

(3) Ferlið BC er ísókórískt og ΔU = Q

Ísókór = fast rúmmál. Fast rúmmál er táknað með beinni línu eftir V2 _frá B til C. Í þessu ferli helst rúmmálið stöðugt en þrýstingur breytist þegar þrýstingurinn eykst. Rúmmálið er stöðugt þannig að engin vinna er unnin, þar sem W = 0. Formúlan fyrir fyrsta lögmál varmafræðinnar er ΔU = Q – W, ​​þar sem ΔU = breyting á innri orku, Q = varmi og W = vinna. Ef engin vinna er til staðar þá er W = 0, þannig að ΔU = Q.

Rétta svarið er A.

18. Skoðaðu eftirfarandi varmafræðilega hringrásarlínurit!

Úr eftirfarandi yfirlýsingu:

(1) A – B = ísókórískt, vinnan er háð breytingum á hitastigi

(2) B – C = adiabatískt, engin varmabreyting

(3) B – C = jafnsæxlisvinna, vinnan er háð breytingum á rúmmáli

(4) C – A = ferlið á sér stað með fyrirhöfn utan kerfisins

Sannleikurinn er…

A. (1) og (2)

B. (1) og (3)

C. (2) og (3)

D. (2) og (4)

E. (3) og (4)

Umræða

(1) A – B = ísókórískt, vinnan er háð breytingum á hitastigi

Já, þetta ferli er ísókórískt (fast rúmmál). Hins vegar helst rúmmálið stöðugt, þannig að engin vinna er unnin. Vinna á sér stað þegar rúmmál breytist. Þess vegna er þessi fullyrðing röng.

(3) B – C = jafnsæxlisvinna, vinnan er háð breytingum á rúmmáli

Ísóbar = fastur þrýstingur. Stöðugur þrýstingur er táknaður með beinni línu frá B til C. Í þessu ferli verður breyting á rúmmáli kerfisins, þar sem rúmmál kerfisins eykst. Aukning á rúmmáli kerfisins þýðir að kerfið vinnur á umhverfið.

(4) C – A = ferlið á sér stað með fyrirhöfn utan kerfisins

Í þessu ferli minnkar rúmmál kerfisins og þrýstingur kerfisins. Minnkun á rúmmáli kerfisins þýðir að umhverfið vinnur á kerfið. Með öðrum orðum, vinna er unnin að utan.

Rétta svarið er E.

Lögmál varmafræðinnar

19. Skoðið myndina! Kjörgas breytir þrýstingi (P) í rúmmál (V). Vinna sem gasið vinnur í þessu ferli er…
A. 20 joular
B. 15 joular
C. 10 joule
D. 5 joular
E. 4 Joule
Umræða
Það er vitað :
Upphafsþrýstingur (P₁) = 4 Pa ​​​​= 4 N/m²
Lokaþrýstingur (P₂) = 6 Pa ​​​​= 6 N/m²
Upphafsrúmmál (V₁) = 2 m³
Lokamagn (V₂) = 4 m³
Spurði Vinna sem gasið vinnur (W)
Jawab :
Vinna sem gas vinnur = flatarmál undir ferlinum ab.
W = flatarmál þríhyrnings + flatarmál rétthyrnings
V = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
V = ½ (2)(2) + 4(2)
V = 2 + 8
W = 10 Júl
Rétta svarið er E.

20. Kjörgas fer í gegnum lokað ferli A → B → C → A. Í hringrás vinnur gasið sem nemur….
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
Umræða
Vinna (W) = flatarmál ferilsins (flatarmál þríhyrningsins innan línunnar sem merkt er með ör).
B = ½ (20-10)(6 x 10⁵ - 2 x 10⁵)
B = ½ (10)(4 x 10⁵)
W = (5)(4 x 10⁵)
B = 20 x 10⁵ = 2 x 10⁶ Joule
Rétta svarið er D.

Heimild spurningar:

Eðlisfræðispurningar fyrir framhaldsskóla/starfsmenntaskóla á landsvísu