Piemēru jautājumi par gāzu kinētisko teoriju

19 Gāzu kinētiskās teorijas jautājumu piemēri

1. Ideālai gāzei slēgtā traukā sākotnēji ir spiediens P un tilpums V. Ja gāzes spiedienu palielina 4 reizes virs sākotnējā spiediena un gāzes tilpums paliek nemainīgs, tad gāzes sākotnējās kinētiskās enerģijas un galīgās kinētiskās enerģijas attiecība ir...
Diskusija
Ir zināms :
Sākotnējais spiediens (P₁) = P
Galīgais spiediens (P₂) = 4P
Sākotnējais tilpums (V₁) = V
Galīgais tilpums (V₂) = V
Jautāts Sākotnējās kinētiskās enerģijas un galīgās kinētiskās enerģijas (EK) salīdzinājums₁ EK₂)
Jawab :
Ideālas gāzes spiediena (P), tilpuma (V) un kinētiskās enerģijas (EK) savstarpējā saistība :
Sākotnējās kinētiskās enerģijas un galīgās kinētiskās enerģijas salīdzinājums :
2. Nosakiet gāzes molekulu vidējo translācijas kinētisko enerģiju 57 °C temperatūrā^oC!
Diskusija
Ir zināms :
Gāzes temperatūra (T) = 57^oC + 273 = 330 kelvini
Bolcmana konstante (k) = 1,38 x 10^-23 Džouls/Kelvins
Jautāts Vidējā translācijas kinētiskā enerģija
Jawab :
Attiecības starp kinētiskā enerģija un gāzes temperatūra :
Vidējā translācijas kinētiskā enerģija :
3. Gāze 27 °C temperatūrā^oC atrodas slēgtā traukā. Lai palielinātu tās kinētisko enerģiju līdz divkāršotai sākotnējai kinētiskā enerģijai, gāze jāuzkarsē līdz temperatūrai...
Diskusija
Ir zināms :
Sākotnējā temperatūra (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K
Sākotnējā kinētiskā enerģija = EK
Galīgā kinētiskā enerģija = 4 EK
Jautāts Galīgā temperatūra (T₂)
Jawab :
Gāzes galīgā temperatūra ir 600 K jeb 327^oC.

4. Ideāla gāze atrodas slēgtā telpā. Ideālo gāzi karsē, līdz gāzes daļiņu vidējais ātrums palielinās līdz 3 reizēm salīdzinājumā ar sākotnējo ātrumu. Ja gāzes sākotnējā temperatūra ir 27^oC, tad ideālās gāzes galīgā temperatūra ir...
Diskusija
Ir zināms :
Sākotnējā temperatūra = 27^oC + 273 = 300 kelvini
Sākotnējais ātrums = v
Galīgais ātrums = 2v
Jautāts Ideālās gāzes galīgā temperatūra
Jawab :

Galīgais vidējais ātrums = 2 x sākotnējais vidējais ātrums

5. Trīs moli gāzes atrodas telpā ar 36 litru tilpumu. Katras gāzes molekulas kinētiskā enerģija ir 5 x 10^-21 Džouls. Universālā gāzes konstante = 8,315 J/mol·K un Bolcmana konstante = 1,38 x 10^-23 J/K. Aprēķiniet gāzes spiedienu telpā!
Diskusija
Ir zināms :
Molu skaits (n) = 3 moli
Tilpums = 36 litri = 36 dm³ = 36 x 10^-3 m³
Bolcmana konstante (k) = 1,38 x 10^-23 Dž./K.
Kinētiskā enerģija (EK) = 5 x 10^-21 Joule
Universālā gāzes konstante (R) = 8,315 J/mol·K
Jautāts gāzes spiediens (P)
Jawab :
Aprēķiniet temperatūru (T), izmantojot gāzes kinētiskās enerģijas un temperatūras formulu:

Aprēķiniet gāzes spiedienu, izmantojot ideālās gāzes likuma formulu (molu skaitā, n):

Gāzes spiediens ir 1,67 x 10 ⁵ paskāli jeb 1,67 atmosfēras.

6. Slēgtā traukā gāzes tilpums izplešas 2 reizes virs sākotnējā tilpuma (V_o = sākotnējais tilpums, P_o = sākotnējais spiediens), un gāzes temperatūra palielinās līdz 4 reizēm virs sākotnējās. Gāzes spiediens kļūst...
A.P_o
B. 2 P_o
C. 4 P_o
D. 6 P_o
E. 8 P_o
Diskusija
Ir zināms, ka:
Sākotnējais gāzes tilpums (V₁) = V_o
Gāzes galīgais tilpums (V₂) = 2 V_o
Gāzes sākotnējā temperatūra (T₁) = T
Gāzes galīgā temperatūra (T₂) = 4T
Sākotnējais gāzes spiediens (P₁) = P_o
Jautāja: Galīgais gāzes spiediens (P₂)
Atbilde:

Pareizā atbilde ir B.

7. Noteikts ideālās gāzes daudzums pakļaujas izotermiskam procesam, kā rezultātā spiediens kļūst 2 reizes lielāks par sākotnējo spiedienu, tad tilpums kļūst...
A. 4 reizes oriģināls
B. Vēlreiz 2 reizes
C. ½ reizes lielāks par sākotnējo
D. ¼ reizes lielāks par oriģinālu
E. joprojām
Diskusija
Izotermisks = nemainīga temperatūra
Ir zināms, ka:
Sākotnējais gāzes tilpums (V₁) = V
Sākotnējais gāzes spiediens (P₁) = P
Galīgais gāzes spiediens (P₂) = 2P
Jautāja: Gāzes galīgais tilpums (V₂)
Atbilde:
P₁ V₁ = P₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ V
Pareizā atbilde ir C.

8. Slēgtā traukā gāzes tilpums izplešas 2 reizes virs sākotnējā tilpuma (V0 ₌ sākotnējais tilpums, P0 ₌ sākotnējais spiediens), un gāzes temperatūra paaugstinās 4 reizes virs sākotnējās. Gāzes spiediens kļūst…

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

Diskusija
Ir zināms :
Sākotnējais gāzes tilpums (V₁) = V_o
Gāzes galīgais tilpums (V₂) = 2 V_o
Gāzes sākotnējā temperatūra (T₁) = T
Gāzes galīgā temperatūra (T₂) = 4T
Sākotnējais gāzes spiediens (P₁) = P_o
Jautāts Galīgais gāzes spiediens (P₂)
Jawab :
Pareizā atbilde ir B.

9. Noteikts ideālās gāzes daudzums pakļaujas izotermiskam procesam, kā rezultātā spiediens kļūst 2 reizes lielāks par sākotnējo spiedienu, tad tilpums kļūst...

A. 4 reizes oriģināls
B. Vēlreiz 2 reizes
C. ½ reizes lielāks par sākotnējo
D. ¼ reizes lielāks par oriģinālu
E. joprojām

Diskusija
Izotermisks = nemainīga temperatūra
Ir zināms :
Sākotnējais gāzes tilpums (V₁) = V
Sākotnējais gāzes spiediens (P₁) = P
Galīgais gāzes spiediens (P₂) = 2P
Jautāts Gāzes galīgais tilpums (V₂)
Jawab :
P₁ V₁ = P₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ V
Pareizā atbilde ir C.

10. Ideālas gāzes spiedienu slēgtā telpā pret caurules sienām formulē kā :

P = ^2N / _3V EK

P = spiediens (Pa)

N = gāzes molekulu (daļiņu) skaits

V = gāzes tilpums

EK = molekulu vidējā kinētiskā enerģija (J).

Pareizais apgalvojums par iepriekš minēto formulējumu ir…

A. Gāzes spiediens pret sienu ir atkarīgs no molekulu skaita tilpuma vienībā.

B. Gāzes kinētiskā enerģija nav atkarīga no spiediena, ko molekulas rada uz sienām.

C. Gāzes tilpums cilindrā nemainās, ja mainās gāzes spiediens.

D. Gāzes molekulu skaits samazinās, tāpēc molekulu kinētiskā enerģija palielināsies.

E. Gāzes tilpums palielinās, tāpēc palielinās gāzes molekulu skaits.

Diskusija

Kamera ir noslēgta tā, ka, mainoties gāzes spiedienam, gāzes tilpums caurulē nemainās.

Pareizā atbilde ir C.

11. Ideālas gāzes spiedienu slēgtā telpā pret caurules sienu formulē kā P = (2N / 3V) EK. P = spiediens (Pa), N = gāzes molekulu ( daļiņu) skaits un EK ir molekulu vidējā kinētiskā enerģija (J). Pamatojoties uz šo vienādojumu, pareizais apgalvojums ir...

A. Gāzes spiediens pret sienu ir atkarīgs no molekulu vidējās kinētiskās enerģijas.

B. Gāzes kinētiskā enerģija ir atkarīga no spiediena, ko molekulas rada uz sienām.

C. Gāzes temperatūra mēģenē mainīsies, ja mainīsies gāzes spiediens.

D. Ja gāzes molekulu skaits samazinās, molekulu kinētiskās enerģijas tilpums samazināsies.

E. Ja gāzes tilpums palielinās, gāzes spiediens samazināsies.

Diskusija

Ir zināms, ka:

Spiediena formula: P = (2N / 3V) EK

P = spiediens

N = gāzes daļiņu molekulu skaits

V = gāzes tilpums

EK = vidējā kinētiskā enerģija

P ir tieši proporcionāls N un EK

P ir apgriezti proporcionāls V

N ir tieši proporcionāls tilpumam

N ir apgriezti proporcionāls EK

Jautāts: Kurš apgalvojums ir pareizs?

Atbilde:

A ir nepareizs, jo, pamatojoties uz iepriekš minēto formulu, gāzes spiediens (P) ir atkarīgs no kinētiskās enerģijas, nevis vidējās kinētiskās enerģijas.

B ir nepareizs, jo spiediens ir atkarīgs no gāzes kinētiskās enerģijas, nevis otrādi.

C ir nepareizs apgalvojums, jo, pamatojoties uz iepriekš minēto formulu, temperatūra nav atkarīga no spiediena.

D ir nepareizs, jo N ir apgriezti proporcionāls EK, kas nozīmē, ka, ja N ir liels, tad EK ir liels.

E ir pareizs, jo spiediens (P) ir apgriezti proporcionāls tilpumam (V).

Pareizā atbilde ir E.

12. Ja ideāla gāze traukā tiek saspiesta (spiediena pakļauta), gāze piedzīvos….

A. Daļiņu ātruma samazināšanās

B. Temperatūras pazemināšanās

C. Temperatūras paaugstināšanās

D. Gāzes daļiņu pievienošana

E. Gāzes daļiņu samazināšana

Diskusija

Ideālās gāzes likums (molu vienībās) :

PV = nRT

Ideālās gāzes likums (molekulu skaitā) :

PV = NkT

Kinētiskās enerģijas un gāzes temperatūras saistība :

EK = 3/2 kT

Informācija:

P = spiediens, V = tilpums, T = temperatūra, n = molu skaits, N = molekulu skaits, R = universālā gāzes konstante, k = Bolcmana konstante

Pamatojoties uz iepriekš minētajām trim formulām, tiek izdarīti šādi secinājumi:

– Ja gāze tiek saspiesta, tās tilpums (V) samazinās.

– Ja gāzes tilpums (V) samazinās, palielinās gāzes spiediens (P) un paaugstinās gāzes temperatūra (T).

– Telpa ir slēgta (V ir konstante), tāpēc gāzes molu skaits (n) un gāzes daļiņu skaits (N) nemainās.

– Ja gāzes temperatūra (T) palielinās, palielinās gāzes kinētiskā enerģija (EK). Ja gāzes kinētiskā enerģija palielinās, palielinās gāzes daļiņu ātrums (EK = ½ mv ² , v = ātrums).

Pareizā atbilde ir C.

13. Slēgtā caurulē noteiktu daudzumu ideālas gāzes izohoriski karsē tā, lai tās temperatūra paaugstinātos četras reizes virs sākotnējās temperatūras. Ideālās gāzes molekulu vidējā kinētiskā enerģija ir….

A. ¼ reizes lielāks par oriģinālu

B. ½ reizes lielāks par sākotnējo

C. Tāpat kā iepriekš

D. Vēlreiz 2 reizes

E. 4 reizes oriģināls

Diskusija

Izohorisks = nemainīgs tilpums

Gāzes vidējās kinētiskās enerģijas (EK) un temperatūras (T) savstarpējā saistība ir izteikta ar šādu vienādojumu:

EK = 3/2 kT

Apraksts: EK = kinētiskā enerģija, T = temperatūra, 3/2 = konstante, k = Bolcmana konstante.

Balstoties uz šo formulu, šķiet, ka kinētiskā enerģija ir tieši proporcionāla temperatūrai. Tātad, jo augstāka temperatūra, jo lielāka kinētiskā enerģija. Ja temperatūra tiek četrkāršota, arī kinētiskā enerģija četrkāršosies.

Pareizā atbilde ir E.

14. Ideāla gāze ar spiedienu P un tilpumu V slēgtā telpā. Ja gāzes spiediens telpā pie nemainīga tilpuma samazinās līdz 1/4 no sākotnējā, tad kinētiskās enerģijas attiecība pirms un pēc spiediena samazinājuma ir…

A. 1:4

B. 1:2

C. 2:1

4. kārta: 1

5. piemērs: 1

Diskusija

Ir zināms, ka :

Sākotnējais tilpums = V

Galīgais tilpums = V

Gāzes sākotnējais spiediens = P

Gāzes galīgais spiediens = ¼ P

Jautājums : sākotnējās kinētiskās enerģijas un galīgās kinētiskās enerģijas salīdzinājums (EK ₁ : EK ₂ )

Atbilde :

Gāzes spiediena (P), tilpuma (V) un kinētiskās enerģijas (EK) savstarpējā saistība:

Sākotnējās kinētiskās enerģijas un galīgās kinētiskās enerģijas salīdzinājums:

Pareizā atbilde ir D.

15. Ideālas gāzes temperatūru caurulē formulē kā EK = 3/2 kT, kur T apzīmē absolūto temperatūru un EK = gāzes molekulu vidējo kinētisko enerģiju. Pamatojoties uz iepriekš minēto vienādojumu…

A. Jo augstāka ir gāzes temperatūra, jo mazāka ir tās kinētiskā enerģija.

B. Jo augstāka ir gāzes temperatūra, jo lēnāk pārvietojas gāzes daļiņas.

C. Jo augstāka ir gāzes temperatūra, jo ātrāk pārvietojas gāzes daļiņas.

D. Gāzes temperatūra ir apgriezti proporcionāla gāzes kinētiskajai enerģijai

E. Gāzes temperatūra neietekmē gāzes daļiņu kustību.

Diskusija

Balstoties uz iepriekš minēto formulu, temperatūra ir tieši proporcionāla kinētiskajai enerģijai. Jo augstāka temperatūra, jo lielāka kinētiskā enerģija. Kinētiskā enerģija ir proporcionāla gāzes daļiņu kustības ātrumam (EK = ½ mv ² , kur EK = kinētiskā enerģija, v = ātrums). Jo lielāka kinētiskā enerģija, jo ātrāka gāzes daļiņu kustība.

Pareizā atbilde ir C.

7. Faktori, kas ietekmē gāzes kinētisko enerģiju slēgtā telpā:

(1) spiediens

(2) tilpums

(3) temperatūra

(4) vielu veidi

Pareizais apgalvojums ir….

A. (1) un (2)

B. (1) un (3)

C. (1) un (4)

Tikai D. (2)

Tikai E. (3)

Diskusija

Telpa ir slēgta, tāpēc gāzes tilpums ir nemainīgs, gāzes tilpums neietekmē kinētisko enerģiju.

Pareizā atbilde ir B.

16. Pievērsiet uzmanību sekojošajam apgalvojumam!

(1) Palielināts gāzes daļiņu skaits

(2) Dzimumzīmju skaits ir samazināts

(3) Temperatūra ir paaugstināta

(4) Palielināts apjoms

Faktori, kas var palielināt gāzes spiedienu slēgtā telpā, ir norādīti ar skaitli…

Diskusija

Gāzes spiediena vienādojums slēgtā telpā:

Informācija:

P = spiediens, N = gāzes molekulu skaits, m = masa, v = molekulu vidējais ātrums, V = trauka tilpums, n = molu skaits.

Pamatojoties uz iepriekš minēto vienādojumu,

Ja gāzes daļiņu skaits (N) palielinās, palielinās gāzes spiediens (P).

Ja molu skaits (n) tiek samazināts, tad samazinās arī gāzes spiediens (P).

Ja temperatūra (T) palielinās, palielinās arī gāzes spiediens (P).

Ja tilpums (V) palielinās, gāzes spiediens (P) samazinās.

Tātad faktori, kas var palielināt gāzes spiedienu slēgtā telpā, ir 1 un 3.

17. Argona gāze atrodas slēgtā telpā, kad temperatūra mainās divreiz vairāk nekā sākotnējā, tad argona gāzes daļiņu kustības ātrums mainās līdz... reizēm lielāks nekā sākotnējais.

Diskusija

Ir zināms:

Sākotnējā temperatūra = T

Galīgā temperatūra = 2T

Sākotnējais ātrums = v

Jautājums: Galīgais ātrums = ….v

Džavabs:

Ātruma, vidējās kinētiskās enerģijas un gāzes temperatūras attiecības formula:

Informācija:

v = ātrums, k = Bolcmana konstante, T = temperatūra, m = masa

Sākotnējais ātrums:

Pieņemsim, ka k = 1, T = 1 un m = 1.

Ja galīgā temperatūra = 2, tad galīgais ātrums ir:

Galīgais ātrums = √2 reizes lielāks par sākotnējo ātrumu.

18. Noteiktam ideālas monatomiskas gāzes daudzumam sākotnēji ir 120 kPa spiediens. Pēc tam gāzi karsē pie nemainīga spiediena, lai tā izplestos. Pieņemsim, ka universālā gāzes konstante ir izteikta kā R J⁻mol⁻¹ ^.K⁻¹ . ^Ja šajā procesā gāzes temperatūra paaugstinās līdz 38,4/R kelviniem un darbs, ko gāze veic, lai izplestos, ir 8,4 J, tad sākotnējais gāzes tilpums uz kmol ir...

A. 210 cm³

B. 225 cm³

Aptuveni 235 cm³

D. 240 cm³

E. 250 cm³

Diskusija

Ir zināms:

Spiediens (P) = 120 kPa = 120 000 paskāli

Universālā gāzes konstante = R

Temperatūra (T) = 38,4/R

Darbs (W) uz kilomolu = 8,4 džouli

Jautāts: Sākotnējais tilpums (V1 ₎ uz kilomolu

Džavabs:

Aprēķiniet galīgo tilpumu (V2 ₎ :

PV2 ₌ nRT

120.000 2 (V² ₎ = R₁ (38,4/R₁)

120 000 (V2 ₎ = 38,4

V2 = 38,4 /120 ₀₀₀

V2 = _0,00032

V2 = 0,32 _x ^10⁻³ m³ / ^kmol

V ₂ = 0,32 x 10 ^-3 x 10 ⁶ cm ³ /kmol

V2 = 0,32 _x ¹⁰³ cm3 ^/ kmol

V2 = 320 _cm3 ^/ kmol

V2 = ₃₂₀ cm³/kmol

Aprēķiniet sākotnējo tilpumu (V1 ₎ :

W = P ( _V2 – _V1 )

8,4 = 120 x 10⁻³ ⁽ 0,32 x ^10⁻³ – _V⁻¹ )

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

8,4 = 120 × 0,32 – (120 × ^10³ V³ ₎

8,4 = 38,4 – (120 × ^10³ V³ ₎

(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 cm³

Pareizā atbilde ir E.

19. Argona gāzi var uzskatīt par ideālu gāzi. Gāzes sākotnējā iekšējā enerģija ir E₁ un temperatūra T₁Gāze veic procesu, kurā tā veic darbu W, atbrīvojot enerģiju Q vērtībā, un tās iekšējās enerģijas galīgais stāvoklis ir E._f un temperatūra T_fEnerģijas izmaiņu lielums ir attēlots attēlā augstāk. Kāds ir šī procesa secinājums?

A. Gāze pakļaujas izobāram procesam un T _f < T _i

B. Gāze pakļaujas adiabātiskam procesam, un T _f < T _i

C. Gāze iziet izohoriskā procesā un T _f < T _i

D. Gāze izotermiski mainās, un T _f = T _i

E. Gāze iziet izohoriskā procesā, un T _f = T _i

Diskusija

Balstoties uz attēlu, sākotnējā enerģija (Ei ₎ un galīgā enerģija (Ef ₎ nemainās, citiem vārdiem sakot, iekšējās enerģijas izmaiņas ir nulle. Iekšējās enerģijas izmaiņu formula: ΔU = 3/2 Nk ΔT

Balstoties uz šo formulu, ja iekšējās enerģijas izmaiņas ir nulle (ΔU=0), tad temperatūras izmaiņas arī ir nulle (ΔT=0). Nulles temperatūras izmaiņas nozīmē, ka temperatūra paliek nemainīga. Ja temperatūra paliek nemainīga, gāze atrodas izotermiskā procesā.

Pareizā atbilde ir D.

Jautājuma avots:

Valsts eksāmena fizikas jautājumi vidusskolai/profesionālajai vidusskolai