11 Термодинамиканың бірінші заңын әртүрлі термодинамикалық процестерге (изобаралық, изотермиялық, изохоралық) қолдану бойынша сұрақтардың мысалдары
1. Төмендегі графикте газдың термодинамикалық циклі көрсетілген. ABCD процесіндегі газдың атқаратын жұмысы...
Талқылау
Ол белгілі :
Қысым 1 (P)1) = 2 x 105 Pa
Қысым 2 (P)2) = 4 x 105 Pa
1-том (V)1) = 1 м3
2-том (V)2) = 3 м3
Сұралған ABCD циклі процесінде газдың атқаратын жұмысы
Джаваб :
Газбен атқарылатын жұмыс = ABCD тіктөртбұрышының ауданы.
W = (P2 - P1)(V)2 - V1)
W = (4 x 105 - 2 x 105)(3 – 1)
W = (2 x 105) (2)
W = 4 x 105 Джоул
ABCD циклі процесінде газдың атқаратын жұмысы 4 x 105 Джоул.
2. АВС циклі процесінде газдың атқаратын жұмысы...
Талқылау
Ол белгілі :
Қысым 1 (P)1) = 3 x 105 Pa
Қысым 2 (P)2) = 6 x 105 Pa
1-том (V)1) = 20 см3 = 20 х 10-6 m3
2-том (V)2) = 60 см3 = 60 х 10-6 m3
Сұралған АВС циклі процесінде газдың атқаратын жұмысы
Джаваб :
Газбен атқарылатын жұмыс = ABCD үшбұрышының ауданы.
W = ½ (P2 - P1)(V)2 - V1)
W = ½ (6 x 105 - 3 x 105)(60 x 10-6 - 20 x 10-6)
W = ½ (3 x 105)(40 x 10-6)
W = ½ (120 x 10-1 Джоуль)
W = ½ (12 Джоуль)
W = 6 Джоуль
АВС циклі процесінде газдың атқаратын жұмысы 6 Джоульге тең.
3. Тұйық кеңістіктегі газдың қысымының (P) көлеміне (V) қатынасының графигі. Графиктің газдың қоршаған ортаға әсер ететін жұмысын көрсететін бөлігі...
Талқылау
AB процесі және DC процесі изобаралық процестер болып табылады. AD процесі және BC процесі изохоралық процестер болып табылады.
Егер газ кеңейіп, газ алып жатқан кеңістіктің көлемі ұлғая берсе (тұрақты ток процесі), газ қоршаған ортаға әсер етеді. Егер газ кішірейіп, газ алып жатқан кеңістіктің көлемі азайса, қоршаған орта газға әсер етеді (бұрынғы ток процесі).
4. Барлық идеал газдар изохоралық процесстен өтеді, сондықтан...
A) барлық молекулалардың жылдамдығы бірдей
B. жоғары температурада молекулалардың орташа жылдамдығы үлкенірек
C. газ қысымы тұрақты болып қалады
D) газ жұмыс істейді
E) ішкі энергиясы жоқ
Талқылау
Изохоралық = тұрақты көлем.
Дұрыс жауап - B.
5. Идеал газдың мөлшері келесі фотоэлектрлік графикте көрсетілгендей термодинамикалық процесс арқылы 1-ші күйден 2-ші күйге дейін сығылады. Газдың атқаратын жұмысы...
A. -180 Дж
B. -90 Дж
C. -30 Дж
D. 30 Дж
E. 90 Дж
Талқылау
1 литр = 0,001 м 3
Белгілі болғандай :
Қысым 1 (P1 ) = 10 кПа = 20 000 Па = 20 000 Н/ м2
Қысым 2 (P2 ) = 20 кПа = 20 000 Па = 20 000 Н/ м2
1-көлем (V 1 ) = 4 литр = 4 (0,001 м³ ) = 0,004 м³
2-көлем (V2 ) = 10 литр = 10 (0,001 м3 ) = 0,010 м3
Қажетті жұмыс : Газдың атқаратын жұмысы (W)
Жауап:
W = P (V2 – V1 ) + 1/2 ( P2 – P1 )( V2 – V1 )
Вт = 10.000 ( 0,010-0,004) + 1/2 (20.000-10.000)(0,010-0,004)
Вт = 10 000 (0,006) + 1/2 (10 000)(0,006)
Вт = 10 000 (6) + 1/2 (10 000)(6)
W = 60 + 1/2 (60)
W = 60 + 30
W = 90 Джоуль
Дұрыс жауап - Е.
6. Бүйір жағындағы фотоэлектрлік диаграммаға қараңыз!
Бір циклде термодинамикалық процесте өндірілген жұмыс ...
A. 100 кДж
B. 200 кДж
C. 300 кДж
D. 400 кДж
E. 600 кДж
Талқылау
Белгілі болғандай :
Қысым 1 (P1 ) = 1 x 10 5 Па = 1 x 10 5 Н/ м2
Қысым 2 (P2 ) = 3 x 10 5 Па = 3 x 10 5 Н/ м2
1-көлем (V1 ) = 2 м3
2-көлем (V2 ) = 4 м3
Сұралған : Жұмыс (W) жасалды.
Жауап :
Орындалған жұмыс = төртбұрышты abcd ауданы.
W = (P 2 – P 1 )(V 2 – V 1 )
W = (3 x 10 5 – 1 x 10 5 )(4 – 2)
W = (2 x 10 5 )(2)
W = 4 x 105 Джоуль
W = 400.000 Джоуль
W = 400 кило Джоуль
Дұрыс жауап - D.
7. Идеал газ оң жақтағы фотоэлектрлік диаграммада көрсетілгендей процесстен өтеді. Бұл процесте атқарылатын жұмыс...
A. 35 Дж
B. 24 Дж
C. 15 Дж
D. 12 Дж
E. 6 Дж
Талқылау
Белгілі болғандай :
Қысым 1 (P1 ) = 1 Н/ м2
Қысым 2 (P2 ) = 7 Н/ м2
1-көлем (V1 ) = 1 м3
2-көлем (V2 ) = 5 м3
Сұрақ қойылды: Жұмыс (W) орындалды.
Жауап:
Орындалған жұмыс = ABC үшбұрышының ауданы.
W = ½ (P 2 – P 1 )(V 2 – V 1 )
W = ½ ( 7-1 )( 5-1 )
W = ½ ( 6 )( 4 )
W = ½ (24)
W = 12 Джоуль
Дұрыс жауап - D.
8. 350 К температурадағы бір атомды газдың 0,02 мольі жабық ыдыста. Газдың температурасын 400 К-ге дейін көтеру үшін қанша жылу мөлшері қажет? Әмбебап газ тұрақтысы, R = 8,31 Дж моль-1 K-1.
A. 10 Джоуль
B. 12,5 Джоуль
C. 14 Джоуль
D. 30 000 Джоуль
E. 17 Джоуль
Талқылау:
Ол белгілі :
n = 0,02 моль
T1 = 350 К
T2 = 400 К
R = 8,31 Дж/моль К
Сұралған :
Жылу (Q)?
Джаваб :
Изохоралық процесте (тұрақты көлем), Q = дельта U
Сипаттамасы: Q = жылу, дельта U = ішкі энергияның өзгеруі, U = ішкі энергия
9. 20 температурадағы екі моль моноатомды газ oC және қысым 2 × 105 Па қысым 4 × 10-ға жеткенше изохоралық процесстен өтеді5 Па. Егер универсалды газ тұрақтысы = 8,31 Дж/моль К болса, онда газдың ішкі энергиясының өзгерісі...
A. 7304 Дж
B. 6200 Дж
C. 2291 Дж
D. 2128 Дж
E. 1208 Дж
Талқылау:
Ол белгілі :
n = 2 моль
T1 = 20 + 273 = 293 K
P1 = 2 х 105 Pa
P2 = 4 х 105 Pa
R = 8,31 Дж/моль К
Сұралған :
Ішкі энергияның өзгеруі (дельта U)?
Джаваб :
дельта U = 3/2 nR(T)2-T1)
Т санау2 алдымен Гей-Люссак заңының формуласын қолданыңыз (тұрақты көлем)
10. Газды қабылдайтын сыртқы жұмысты көрсететін қысым (P) – көлем (V) графигінің бөлігі...
A. AB
B. CD
C. б.з.д.
D. DA
Шығыс AC
Талқылау :
Егер газға жұмыс жасалса, оның көлемі артады. Керісінше, егер газға сыртқы көзден жұмыс жасалса, оның көлемі азаяды. Жоғарыдағы графикте көрсетілген және газ көлемінің азаюын көрсететін процесс CD процесі болып табылады.
Сонымен, дұрыс жауап - B.
11. Төмендегі графиктерде процесс жүріп жатқан газдың қысымы (P) мен көлемі (V) арасындағы байланыс көрсетілген.
Ең көп күш жұмсайтын процесс график нөмірінде көрсетілген ...
A. (1)
B. (2)
C. (3)
D. (4)
Талқылау :
Атқарылған жұмыс = аудан. Аудан неғұрлым үлкен болса, соғұрлым көп жұмыс атқарылады. Ең үлкен аудан 3-графикте көрсетілген.
Дұрыс жауап - C.
