20 Beispiller vu Froen iwwer Thermodynamik
Thermodynamesche Prozess
1. An der Thermodynamik ënnergeet en ideal Gas en isotherme Prozess, wann ...
A. Ännerungen am Zoustand vum Gas, d'Temperatur bleift ëmmer konstant
B. all Moleküle beweege sech mat ënnerschiddlecher Geschwindegkeet
C. All Gasbedingungen änneren sech ëmmer an der Temperatur
D. bei héijen Temperaturen ass d'Geschwindegkeet vun de Moleküle méi héich
E. Gasdrock a Volumen änneren sech net
Diskussioun
Isotherm oder isothermesch bedeit konstant Temperatur.
Déi richteg Äntwert ass A.
2. All ideal Gase ginn en isochoresche Prozess duerch, sou datt ...
A. all Moleküle hunn déiselwecht Geschwindegkeet
B. bei héijen Temperaturen ass d'Duerchschnëttsgeschwindegkeet vun de Molekülen méi grouss
C. Den Gasdrock bleift konstant
D. de Gas wäert Aarbecht maachen
E. huet keng intern Energie
Diskussioun
Isochoresch = konstant Volumen.
Déi richteg Äntwert ass B.
3. Déi richteg Ausso iwwer thermodynamesch Prozesser ass ...
A. Isobaresch ass de Prozess vum Gaswiessel bei konstantem Drock.
B. Isobaresch ass de Prozess vum Gaswiessel bei enger konstanter Temperatur.
C. Isochoresch ass e Prozess bei deem Gas bei konstantem Drock geännert gëtt.
D. Isotherm ass de Prozess vum Gaswiessel bei engem konstante Volumen.
E. Isochoresch ass e Prozess bei deem Gas bei enger konstanter Temperatur geännert gëtt.
Diskussioun
Isobaresch = konstanten Drock
Isochoresch = konstant Volumen
Isotherm = konstant Temperatur
Déi richteg Äntwert ass A.
Éischt Gesetz vun der Thermodynamik
4. Aus dem PV-Grafik hei ënnendrënner ass d'Quantitéit u Gasaarbecht an de Prozesser I an II proportional wéi ...
A. 4: 3
B. 3 : 4
C. 2:3
D. 1 : 2
E. 1 : 1
Diskussioun
Et ass bekannt, datt:
Prozess 1:
Drock (P) = 20 N/m2
Ufanksvolumen (V1) = 10 Liter = 10 dm3 = 10 x 10-3 m3
Schlussvolumen (V2) = 40 Liter = 40 dm3 = 40 x 10-3 m3
Prozess 2:
Drock (P) = 15 N/m2
Ufanksvolumen (V1) = 20 Liter = 20 dm3 = 20 x 10-3 m3
Schlussvolumen (V2) = 60 Liter = 60 dm3 = 60 x 10-3 m3
Gefrot:
Äntwert:
Gasaarbechten amgaang 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
Gasaarbechten am Prozess 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
Vergläich vun der Gasaarbecht an de Prozesser I an II:
0,6 m3 : 0,6 m3
1: 1
Déi richteg Äntwert ass E.
5. Aus dem P-V-Grafik ass d'Quantitéit u Gasaarbecht an de Prozesser I an II proportional wéi...
A. 4: 3
B. 3 : 4
C. 2:3
D. 1 : 2
E. 1 : 1
Diskussioun
Et ass bekannt, datt:
Prozess I:
Drock (P) = 20 Pascal
Band 1 (V1) = 10 Liter
Band 2 (V2) = 40 Liter
Prozess II:
Drock (P) = 15 Pascal
Band 1 (V1) = 20 Liter
Band 2 (V2) = 60 Liter
Gefrot: Vergläich vun der Gasaarbecht an de Prozesser I an II
Äntwert:
Den thermodynamesche Prozess baséiert op dem Grafik uewen ass en isobare Prozess (konstante Drock).
Aarbecht, déi vum Gas am Prozess I gemaach gëtt:
W = P (V2 - V1)
W = (20)(40 – 10)
W = (20)(30)
W = 600
Aarbecht, déi vum Gas am Prozess II gemaach gëtt:
W = P (V2 - V1)
W = (15)(60 – 20)
W = (15)(40)
W = 600
Vergläich vun der Gasaarbecht an de Prozesser I an II:
600: 600
1: 1
Déi richteg Äntwert ass E.
6. Heliumgas gëtt no dem PV-Grafik hei ënnendrënner erhëtzt. D'Aarbecht, déi vum Heliumgas am AB-Prozess gemaach gëtt, ass...
A. 15 Joule 
B. 10 Joule
C. 8 Joule
D. 4 Joule
E. 2 Joule
Diskussioun
Et ass bekannt :
Drock (P) = 2 x 105 N / m2 = 2 x 105 Pascal
Ufanksvolumen (V1) = 5 cm3 = 5 x 10-6 m3
Schlussvolumen (V2) = 15 cm3 = 15 x 10-6 m3
Gefrot Aarbecht vum Gas am Prozess 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 Joule
Déi richteg Äntwert ass E.
7. Kuckt Iech d'Bild un! En ideal Gas mécht e Prozess duerch, wou den Drock (P) géint de Volumen (V) geännert gëtt. D'Aarbecht, déi de Gas an dësem Prozess mécht, ass...
A. 20 Joule
B. 15 Joule
Ongeféier 10 Joule
D. 5 Joule
E. 4 Joule
Diskussioun
Et ass bekannt :
Ufanksdrock (P1) = 4 Pa = 4 N/m2
Enddrock (P2) = 6 Pa = 6 N/m2
Ufanksvolumen (V1) = 2 m3
Schlussvolumen (V2) = 4 m3
Gefrot Aarbecht vum Gas (W)
Jawab :
Aarbecht vum Gas = Fläch ënner der Kurve ab.
W = Fläch vum Dräieck + Fläch vum Rechteck
W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = 2 + 8
W = 10 Joule
Déi richteg Äntwert ass E.
8. En ideal Gas ënnerläit engem zouenen Prozess A → B → C → A. An engem Zyklus mécht de Gas Aarbecht an der Héicht vun ...
A. - Déi2,0 x 103 J
B. - Déi5,5 x 103 J
C. - Déi8,0 x 105 J
D. 2,0 x 106 J
E. 4,0 x 106 J
Diskussioun
Aarbecht (W) = Fläch vun der Kurv (Fläch vum Dräieck bannent der Linn, déi mam Pfeil markéiert ass).
W = ½ (20-10)(6 x 105 - 2 x 105)
W = ½ (10)(4 x 105)
W = (5)(4 x 105)
B = 20 x 105 = 2 x 106 Joule
Déi richteg Äntwert ass D.
Hëtztmotor
9. E Motor absorbéiert 2.000 Joule Hëtzt aus engem Héichtemperaturreservoir a gëtt 1.200 Joule an e Niddregtemperaturreservoir of. D'Effizienz vum Motor ass ….
A. 80%
B. 75%
Ongeféier 60%
D. 50%
E. 40%
Diskussioun
Et ass bekannt, datt:
Hëtzt absorbéiert (QH) = 2000 Joule
Hëtzt fräigesat (QL) = 1200 Joule
Aarbecht vun der Maschinn produzéiert (W) = 2000 – 1200 = 800 Joule
Gefrot Effizienz vun der Hëtzemotor (e)
Jawab :
D'Formel fir d'Effizienz vun enger Hëtzemotor:
e = W / QH = 800/2000 = 0,4 x 100% = 40%
Déi richteg Äntwert ass E.
Carnot-Motor
10. D'Effizienz vun engem Carnot-Motor, deem säi Zyklus Hëtzt bei enger Temperatur vun 960 K absorbéiert an Hëtzt bei enger Temperatur vu 576 K ofgëtt, ass...
A. 40%
B. 50%
Ongeféier 56%
D. 60%
E. 80%
Diskussioun
Et ass bekannt :
Héich Temperatur (TH) = 960 K
Niddreg Temperatur (TL) = 576 K
Gefrot Carnot-Motorleistung (e)
Jawab :
D'Effizienz vun engem Carnot-Motor ass 0,4 x 100% = 40%
Déi richteg Äntwert ass A.
11. Am PV-Grafik vun engem Carnot-Motor hei ënnendrënner ass W = 6.000 Joule. D'Quantitéit un Hëtzt, déi vum Motor pro Zyklus fräigesat gëtt, ass…
A. 2.250 Joule
B. 3.000 Joule
C. 3.750 Joule
D. 6.000 Joule
E. 9.600 Joule
Diskussioun
Et ass bekannt, datt:
Aarbecht (W) = 6000 Joule
Héich Temperatur (TH) = 800 Kelvin
Niddreg Temperatur (TL) = 300 Kelvin
Gefrot: Q
Äntwert:
Effizienz vun enger idealer Hëtzemaschinn (Carnot-Maschinn):
Hëtzt, déi vum Carnot-Motor absorbéiert gëtt:
W = e Q1
6000 = (0,625) Q1
Q1 = 6000/0,625
Q1 = 9600
Hëtzt, déi vun engem Carnot-Motor fräigesat gëtt:
Q2 = Q1 - W
Q2 = 9600-6000
Q2 = 3600 Joule
Et gëtt keng richteg Äntwert.
12. E Carnot-Motor mat engem Effizienz vu 40% benotzt e waarme Reservoir bei 727°C. Bestëmmt d'Temperatur vum kale Reservoir!
A. 327°C
B. 357°C
C. 400°C
D. 600°C
O. 627°C
Diskussioun
Et ass bekannt, datt:
Effizienz (e) = 40% = 40/100 = 0,4
Héich Temperatur (TH) = 727oC + 273 = 1000 K
Gefrot: Bestëmmt d'Temperatur vum kale Reservoir
Äntwert:
D'Temperatur vum Reservoir ass 600–273 = 327oC
Déi richteg Äntwert ass A.
13. De P-V-Grafik vun engem Carnot-Motor gesäit aus wéi déi folgend Figur! Wann de Motor 800 J Hëtzt absorbéiert, dann ass d'Aarbecht, déi gemaach gëtt...
A. 105,5 J
B. 252,6 J
Ongeféier 336,6 J
D. 466,7 J
O. 636,7 J
Diskussioun
Et ass bekannt, datt:
Héich Temperatur (TH) = 600 Kelvin
Niddreg Temperatur (TL) = 250 Kelvin
Hëtzt absorbéiert (Q1) = 800 Joule
Gefrot: Wirtschaft (W)
Äntwert:
Effizienz vun enger idealer Hëtzemaschinn (Carnot-Maschinn):
D'Efforte sinn:
W = e Q1
W = (7/12)(800 Joule)
W = 466,7 Joule
Déi richteg Äntwert ass D.
14. E Carnot-Motor funktionéiert bei enger héijer Temperatur vu 600 K fir mechanesch Aarbecht ze produzéieren. Wann de Motor 600 J Hëtzt bei enger niddreger Temperatur vu 400 K absorbéiert, dann ass d'Aarbecht, déi produzéiert gëtt….
A. 120 J
B. 124 J
Ongeféier 135 J
D. 148 J
O. 200 J
Diskussioun
Et ass bekannt :
Niddreg Temperatur (TL) = 400 K
Héich Temperatur (TH) = 600 K
Hëtzt absorbéiert (Q1) = 600 Joule
Gefrot Aarbecht produzéiert vum Carnot-Motor (W)
Jawab :
Effizienz vun enger idealer Hëtzemaschinn (Carnot-Maschinn):
Aarbecht vum Carnot-Motor:
W = e Q1
W = (1/3)(600) = 200 Joule
Déi richteg Äntwert ass E.
Kinetesch Gastheorie an Thermodynamik
15. An engem Tank ass et ideal Gas mat engem Volume vu 4 Liter, enger Temperatur vun 27oC an en Drock vun 3 atm (1 atm = 105 Nm-2D'Gas gëtt engem Erhëtzungsprozess bei konstantem Drock op eng Temperatur vun 87 ...oC. D'Wärmekapazitéit vum Gas ass 9 JK-1 De Schlussvolumen vum Gas an d'Ännerung vun der interner Energie vum Gas sinn jeeweileg ...
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
Diskussioun
Isobare Prozess (konstanten Drock)
Et ass bekannt, datt:
Ufanksvolumen vum ideale Gas (V1) = 4 Liter
Ufankstemperatur vum Idealgas (T1) = 27oC + 273 = 300 K
Déi endgülteg Temperatur vun engem ideale Gas (T2) = 87oC + 273 = 360 K
Idealen Gasdrock (P) = 3 atm = 3 x 105 Nm-2
Wärmekapazitéit vum Gas (C) = 9 JK-1
Gefrot: Schlussvolumen vum Gas (V2) an Energieännerung am Gas (ΔU)
Äntwert:
Berechent de Schlussvolumen mat der Gesetzesformelum Charles (isobaresche oder konstanten Drockprozess):
Ännerung vum Volumen:
1 Liter = 0,001 m³3
Ufanksvolumen (V1) = 4 (0,001 m3) = 0,004 m3
Schlussvolumen (V2) = 4,8 (0,001 m3) = 0,0048 m3
Ännerung volume (ΔV) = V2 - V1 = 0,0048 m3 - 0,004 m3 = 0,008m3.
Temperaturännerungen:
Temperaturännerungen (ΔT) = T2 - T1 = 360 K – 300 K = 60 K
Berechent d'Ännerung vun der interner Energie (ΔU) vun engem ideale Gas mat der Formel fir den Éischte Gesetz vun der Thermodynamik:
ΔU = Q – W
Beschreiwung: ΔU = Ännerung vun der interner Energie, Q = Hëtzt, W = Aarbecht.
Berechent d'Aarbecht (W) bei konstantem Drock:
W = P ΔV = (3 x 105)(0,0008) = dir (3 x 101)(8) = (30)(8) = 240 Joule
Berechent d'Hëtztkapazitéit (Q) mat der Formel fir d'Hëtztkapazitéit (C):
C = Q / ΔT
Q = (C)(ΔT) = (9)(60) = 540 Joule
Berechent d'Ännerung vun der interner Energie:
ΔU = Q – W = 540 Joule – 240 Joule = 300 Joule.
Déi richteg Äntwert ass D.
16. An engem Tank sinn 6 Liter Idealgas bei engem Drock vun 2 atm (1 atm = 105 Nm-2), Temperatur 27oC. D'Gas gëtt op eng Temperatur vun 77 erhëtzt.oC bei konstantem Drock. Wann d'Wärmekapazitéit vum Gas 5 JK ass-1, dat endlecht Volumen an d'Ännerung vun der interner Energie vum Gas sinn jeeweileg….
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
Diskussioun
Isobare Prozess (konstanten Drock)
Et ass bekannt, datt:
Ufanksvolumen vum ideale Gas (V1) = 6 Liter
Ufankstemperatur vum Idealgas (T1) = 27oC + 273 = 300 K
Déi endgülteg Temperatur vun engem ideale Gas (T2) = 77oC + 273 = 350 K
Idealen Gasdrock (P) = 2 atm = 2 x 105 Nm-2
Wärmekapazitéit vum Gas (C) = 5 JK-1
Gefrot: Schlussvolumen vum Gas (V2) an Energieännerung am Gas (ΔU)
Äntwert:
Berechent de Schlussvolumen mat der Gesetzesformelum Charles (isobaresche oder konstanten Drockprozess):
Ännerung vum Volumen:
1 Liter = 0,001 m³3
Ufanksvolumen (V1) = 6 (0,001 m3) = 0,006 m3
VSchlussvolumen (V2) = 7 (0,001 m3) = 0,007 m3
Ännerung vum Volumen (ΔV) = V2 - V1 = 0,007m3 - 0,006 m3 = 0,001m3.
Temperaturännerungen:
Temperaturännerungen (ΔT) = T2 - T1 = 350 K – 300 K = 50 K
Berechent d'Ännerung vun der interner Energie (ΔU) vun engem ideale Gas mat der Formel fir den Éischte Gesetz vun der Thermodynamik:
ΔU = Q – W
Beschreiwung: ΔU = Ännerung vun der interner Energie, Q = Hëtzt, W = Aarbecht.
Berechent d'Aarbecht (W) bei konstantem Drock:
W = P ΔV = (2 x 105)(0,001) = dir (2 x 102) (1) = (200)(1) = 200 Joule
Berechent d'Hëtztkapazitéit (Q) mat der Formel fir d'Hëtztkapazitéit (C):
C = Q / ΔT
Q = (C)(ΔT) = (5)(50) = 250 Joule
Berechent d'Ännerung vun der interner Energie:
ΔU = Q – W = 250 Joule – 200 Joule = 50 Joule.
Déi richteg Äntwert ass D.
Thermodynamesche Prozess
17. Passt op d'Grafik op der Säit an déi folgend Aussoen op!
(1) Den AB-Prozess ass isobaresch a W = P (V2 - V1)
(2) De Prozess BC ass adiabatesch, an ΔU = Q
(3) De Prozess BC ass isochoresch, an ΔU = Q
(4) De CA-Prozess ass isotherm, an de System absorbéiert Hëtzt.
Déi richteg Ausso ass…
A. (1) an (3)
B. (1) an (4)
C. (2) an (3)
D. (2) an (4)
E. (3) an (4)
Diskussioun
(1) Den AB-Prozess ass isobaresch a W = P (V2 - V1)
Isobaresch = konstanten Drock. Konstanten Drock gëtt duerch eng riichter Linn laanscht P uginn1 vun A op B. An dësem Prozess bleift den Drock konstant, awer et gëtt eng Ännerung vum Volumen, wouduerch de Volumen eropgeet. Wann de Volumen eropgeet, dann mécht de System Aarbecht op d'Ëmwelt, wouduerch d'Aarbechtsquantitéit (W) d'Resultat vun der Multiplikatioun vum Drock (P) an der Volumenännerung (ΔU) ass.
(3) De Prozess BC ass isochoresch, an ΔU = Q
Isochoresch = konstant Volumen. Konstant Volumen gëtt duerch eng riichter Linn laanscht V uginn.2 vu B op C. An dësem Prozess bleift de Volumen konstant, awer et gëtt eng Ännerung vum Drock, wou den Drock eropgeet. De Volumen ass konstant, sou datt keng Aarbecht gemaach gëtt, woubei W = 0. D'Formel fir den Éischte Gesetz vun der Thermodynamik ass ΔU = Q – W, woubei ΔU = Ännerung vun der interner Energie, Q = Hëtzt a W = Aarbecht. Wann et keng Aarbecht gëtt, dann ass W = 0, also ΔU = Q.
Déi richteg Äntwert ass A.
18. Kuckt Iech de folgende thermodynamesche Zyklusdiagramm un!
Aus der folgender Ausso:
(1) A – B = isochoresch, d'Aarbecht hänkt vun Temperaturännerungen of
(2) B – C = adiabatesch, keng Hëtztännerung
(3) B – C = isobaresch, d'Aarbecht hänkt vun de Volumenännerungen of
(4) C – A = de Prozess geschitt mat Ustrengung vun ausserhalb vum System
D'Wourecht ass…
A. (1) an (2)
B. (1) an (3)
C. (2) an (3)
D. (2) an (4)
E. (3) an (4)
Diskussioun
(1) A – B = isochoresch, d'Aarbecht hänkt vun Temperaturännerungen of
Jo, dëse Prozess ass isochoresch (konstant Volumen). Allerdéngs bleift de Volumen konstant, sou datt keng Aarbecht gemaach gëtt. Aarbecht entsteet wann et eng Volumenännerung gëtt. Dofir ass dës Ausso falsch.
(3) B – C = isobaresch, d'Aarbecht hänkt vun de Volumenännerungen of
Isobaresch = konstanten Drock. Konstanten Drock gëtt duerch eng gerad Linn vu B op C uginn. An dësem Prozess gëtt et eng Ännerung vum Volumen vum System, wouduerch de Volumen vum System eropgeet. Eng Erhéijung vum Volumen vum System bedeit, datt de System Aarbecht op d'Ëmwelt mécht.
(4) C – A = de Prozess geschitt mat Ustrengung vun ausserhalb vum System
An dësem Prozess hëlt de Volumen vum System an den Drock am System of. Eng Ofsenkung vum Systemvolumen bedeit, datt d'Ëmwelt Aarbecht um System mécht. An anere Wierder, et gëtt Aarbecht vun baussen gemaach.
Déi richteg Äntwert ass E.
Gesetzer vun der Thermodynamik
19. Kuckt Iech d'Bild un! En ideales Gas mécht e Prozess duerch, wou den Drock (P) a Volumen (V) geännert gëtt. D'Aarbecht, déi de Gas an dësem Prozess mécht, ass…
A. 20 Joule
B. 15 Joule
Ongeféier 10 Joule
D. 5 Joule
E. 4 Joule
Diskussioun
Et ass bekannt :
Ufanksdrock (P1) = 4 Pa = 4 N/m2
Enddrock (P2) = 6 Pa = 6 N/m2
Ufanksvolumen (V1) = 2 m3
Schlussvolumen (V2) = 4 m3
Gefrot Aarbecht vum Gas (W)
Jawab :
Aarbecht vum Gas = Fläch ënner der Kurve ab.
W = Fläch vum Dräieck + Fläch vum Rechteck
W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = 2 + 8
W = 10 Joule
Déi richteg Äntwert ass E.
20. En ideal Gas ënnerläit engem zouenen Prozess A → B → C → A. An engem Zyklus mécht de Gas Aarbecht vun….
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
Diskussioun
Aarbecht (W) = Fläch vun der Kurv (Fläch vum Dräieck bannent der Linn, déi mam Pfeil markéiert ass).
W = ½ (20-10)(6 x 105 - 2 x 105)
W = ½ (10)(4 x 105)
W = (5)(4 x 105)
B = 20 x 105 = 2 x 106 Joule
Déi richteg Äntwert ass D.
Quell vun der Fro:
Froen zur nationaler Physikprüfung fir de Lycée/Beruffslycée
