Termodinamikas piemēru jautājumi

20 termodinamikas jautājumu piemēri

Termodinamiskais process

1. Termodinamikā ideāla gāze izotermiski mainās, ja…

A. mainoties gāzes stāvoklim, temperatūra vienmēr paliek nemainīga

B. visas molekulas pārvietojas ar dažādu ātrumu

C. Visu gāzes apstākļu temperatūra vienmēr mainās

D. augstās temperatūrās molekulu ātrums ir lielāks

E. gāzes spiediens un tilpums nemainās

Diskusija

Izotermisks vai izotermisks nozīmē nemainīgu temperatūru.

Pareizā atbilde ir A.

2. Visas ideālās gāzes iziet izohoriskā procesā, tāpēc...

A. Visām molekulām ir vienāds ātrums

B. augstās temperatūrās molekulu vidējais ātrums ir lielāks

C. gāzes spiediens paliek nemainīgs

D. gāze veiks darbu

E. nav iekšējās enerģijas

Diskusija

Izohorisks = nemainīgs tilpums.

Pareizā atbilde ir B.

3. Pareizais apgalvojums par termodinamiskajiem procesiem ir…

A. Izobārs ir gāzes maiņas process pie nemainīga spiediena.

B. Izobārs ir gāzes maiņas process nemainīgā temperatūrā.

C. Izohorisks ir gāzes maiņas process pie nemainīga spiediena.

D. izoterma ir gāzes maiņas process pie nemainīga tilpuma.

E. Izohorisks ir gāzes maiņas process nemainīgā temperatūrā.

Diskusija

Izobārs = nemainīgs spiediens

Izohorisks = nemainīgs tilpums

Izoterma = nemainīga temperatūra

Pareizā atbilde ir A.

Termodinamikas pirmais likums

4. No zemāk redzamā PV grafika redzams, ka gāzes darba apjoms I un II procesā ir proporcionāls kā...

A. 4:3

B. 3:4

C. 2:3

1. kārta: 2

1. piemērs: 1

Diskusija

Ir zināms, ka:

1. process:

Spiediens (P) = 20 N/ ^m²

Sākotnējais tilpums (V1 ⁾ ₌ 10 litri = 10 dm3 ⁼ 10 x ^10⁻³ m3

Galīgais tilpums (V2 ⁾ ₌ 40 litri = 40 dm3 ⁼ 40 x ^10⁻³ m3

2. process:

Spiediens (P) = 15 N/ ^m²

Sākotnējais tilpums (V1 ⁾ ₌ 20 litri = 20 dm3 ⁼ 20 x ^10⁻³ m3

Galīgais tilpums (V2 ⁾ ₌ 60 litri = 60 dm3 ⁼ 60 x ^10⁻³ m3

Jautāja:

Atbilde:

Gāzes apstrāde I procesā:

W = P ΔV = P (V2 _–V1 ) = (20)(40-10)( ^10⁻³ m³ ⁾ = (20)(30)( ^10⁻³ m³ ⁾ = (600)( ^10⁻³ m³ ⁾ = 0,6 ^m³_.

Gāzes apstrāde II procesā:

W = P ΔV = P (V2 _–V1 ) = (15)(60-20)( ^10⁻³ m³ ⁾ = (15)(40)( ^10⁻³ m³ ⁾ = (600)( ^10⁻³ m³ ⁾ = 0,6 ^m³_.

Gāzes darba salīdzinājums I un II procesā:

0,6 m3 ^: 0,6 ^m3

1: 1

Pareizā atbilde ir E.

5. No P – V grafika redzams, ka gāzes darba daudzums I un II procesos ir proporcionāls kā...

A. 4:3

B. 3:4

C. 2:3

1. kārta: 2

1. piemērs: 1

Diskusija

Ir zināms, ka:

I process:

Spiediens (P) = 20 paskāli

Tilpums 1 (V1 ₎ = 10 litri

Tilpums 2 (V2 ₎ = 40 litri

II process:

Spiediens (P) = 15 paskāli

Tilpums 1 (V1 ₎ = 20 litri

Tilpums 2 (V2 ₎ = 60 litri

Jautājums: Gāzes darba salīdzinājums I un II procesā

Atbilde:

Termodinamiskais process, kas balstīts uz iepriekš redzamo grafiku, ir izobārs process (nemainīgs spiediens).

Gāzes paveiktais darbs I procesā:

W = P ( _V2 – _V1 )

W = (20)(40 – 10)

W = (20)(30)

W = 600. gads

Gāzes veiktais darbs II procesā:

W = P ( _V2 – _V1 )

W = (15)(60 – 20)

W = (15)(40)

W = 600. gads

Gāzes darba salīdzinājums I un II procesā:

600: 600

1: 1

Pareizā atbilde ir E.

6. Hēlija gāzi karsē saskaņā ar zemāk redzamo PV grafiku. Hēlija gāzes veiktais darbs AB procesā ir...

A. 15 džouli

B. 10 džouli

C. 8 džouli

D. 4 džouli

E. 2 džouli

Diskusija

Ir zināms, ka :

Spiediens (P) = 2 x 10⁻⁶ ^N /m² ⁼ 2 x ^10⁻⁶ Paskāls

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

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

Jautājums : Gāzes veiktais darbs AB procesā?

Atbilde :

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 džouli

Pareizā atbilde ir E.

7. Apskatiet attēlu! Ideāla gāze piedzīvo spiediena (P) maiņas procesu tilpumā (V). Darbs, ko gāze veic šajā procesā, ir…

A. 336 000 džoulu

B. 259 200 džouli

Aptuveni 554 400 džouli

D. 543 600 džouli

E. 4 džouli

Diskusija

Ir zināms, ka :

Sākotnējais spiediens (P1 ₎ = 4 Pa ​​​​= 4 N/ ^m2

Galīgais spiediens (P² ₎ = 6 Pa = 6 N/ ^m²

Sākotnējais tilpums (V1 ₎ = 2 ^m3

Galīgais tilpums (V2 ₎ = 4 ^m3

Vēlamais : gāzes veiktais darbs (W)

Atbilde :

Gāzes veiktais darbs = laukums zem līknes ab.

W = trijstūra laukums + taisnstūra laukums

W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)

W = ½ (2)(2) + 4(2)

W = 2 + 8

W = 10 džouli

Pareizā atbilde ir E.

8. Ideāla gāze veic slēgtu procesu A → B → C → A. Ciklā gāze veic darbu, kura apjoms ir….

A. -2,0 x 10³ J

B. − 5,5 x ^10³ J

C. − 8,0 x 10 ⁵ J

D. 2,0 x ^10⁶ J

E. 4,0 x ^10⁶ J

Diskusija

Darbs (W) = līknes laukums (trīsstūra laukums līnijas iekšpusē, kas apzīmēta ar bultiņu).

W = ½ (20-10)(6 x 10⁻¹ ^– 2 x ^10⁻¹ )

W = ½ (10)(4 x ¹⁰⁵ )

W = (5)(4 × ^10⁻¹ )

W = 20 x 10⁻⁶ ⁼ 2 x ^10⁶ džouli

Pareizā atbilde ir D.

Siltuma dzinējs

9. Mašīna absorbē 2.000 džoulu siltuma no augstas temperatūras rezervuāra un nodod 1.200 džoulu zemas temperatūras rezervuārā. Mašīnas efektivitāte ir ….

A. 80%

B. 75%

C. 60%

D. 50%

E. 40%

Diskusija

Ir zināms, ka:

Absorbētais siltums (QH ₎ = 2000 džouli

Izdalītais siltums (QL ₎ = 1200 džouli

Mašīnas radītais darbs (W) = 2000 – 1200 = 800 džouli

Jautājums : Siltuma dzinēja efektivitāte (e)

Atbilde :

Siltuma dzinēja efektivitātes formula:

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

Pareizā atbilde ir E.

Karno dzinējs

10. Karno dzinēja efektivitāte, kura cikls absorbē siltumu 960 K temperatūrā un atdod siltumu 576 K temperatūrā, ir...

A. 40%

B. 50%

C. 56%

D. 60%

E. 80%

Diskusija

Ir zināms, ka :

Augsta temperatūra (TH ₎ = 960 K

Zema temperatūra (TL ₎ = 576 K

Jautājums : Karno dzinēja efektivitāte (e)

Atbilde :

Karno dzinēja efektivitāte ir 0,4 x 100% = 40%

Pareizā atbilde ir A.

11. Zemāk redzamajā Karno dzinēja PV grafikā W = 6.000 džouli. Dzinēja izdalītā siltuma daudzums vienā ciklā ir...

A. 2.250 džouli

B. 3.000 džouli

C. 3.750 džouli

D. 6.000 džouli

E. 9.600 džouli

Diskusija

Ir zināms, ka:

Darbs (W) = 6000 džouli

Augsta temperatūra (TH ₎ = 800 kelvini

Zema temperatūra (T _L ) = 300 kelvini

Jautāts: J

Atbilde:

Ideāla siltumdzinēja (Karno dzinēja) efektivitāte:

Karno dzinēja absorbētais siltums:

_W = eQ1

6000 = (0,625) _Q1

Q1 = 6000 / _0,625

Q1 = ₉₆₀₀

Karno dzinēja izdalītais siltums:

Q2 = _{Q1 –} W

Q2 = 9600 – ₆₀₀₀

Q2 = 3600 _džouli

Nav vienas pareizas atbildes.

12. Karno dzinējs ar 40% efektivitāti izmanto karstu rezervuāru 727°C temperatūrā. Nosakiet aukstā rezervuāra temperatūru!

A. 327°C

B. 357°C

C. 400°C

D. 600°C

Austrumu 627°C

Diskusija

Ir zināms, ka:

Efektivitāte (e) = 40% = 40/100 = 0,4

Augsta temperatūra (TH ₎ = 727 ^° C + 273 = 1000 K

Jautājums: Nosakiet aukstā rezervuāra temperatūru

Atbilde:

Rezervuāra temperatūra ir 600–273 = 327 ^° C

Pareizā atbilde ir A.

13. Karno dzinēja P-V grafiks izskatās šādi: Ja dzinējs absorbē 800 J siltuma, tad paveiktais darbs ir…

A. 525 000 džauli

B. 420 000 džauli

Aptuveni 150 000 džaulu

D. 21 000 džauli

E. 636,7 J

Diskusija

Ir zināms, ka:

Augsta temperatūra (TH ₎ = 600 kelvini

Zema temperatūra (T _L ) = 250 kelvini

Absorbētais siltums (Q1 ₎ = 800 džouli

Jautāts: Piepūle (W)

Atbilde:

Ideāla siltumdzinēja (Karno dzinēja) efektivitāte:

Pieliktās pūles ir šādas:

_W = eQ1

W = (7/12)(800 džouli)

W = 466,7 džouli

Pareizā atbilde ir D.

14. Karno dzinējs darbojas augstā 600 K temperatūrā, lai radītu mehānisku darbu. Ja dzinējs absorbē 600 J siltuma zemā 400 K temperatūrā, tad radītais darbs ir….

A. 525 000 džauli

B. 420 000 džauli

Aptuveni 150 000 džaulu

D. 21 000 džauli

E. 200 J

Diskusija

Ir zināms, ka :

Zema temperatūra (TL ₎ = 400 K

Augsta temperatūra (TH ₎ = 600 K

Absorbētais siltums (Q1 ₎ = 600 džouli

Meklē : Karno dzinēja radīto darbu (W)

Atbilde :

Ideāla siltumdzinēja (Karno dzinēja) efektivitāte:

Karno dzinēja paveiktais darbs:

_W = eQ1

W = (1/3)(10 000) = 200 džouli

Pareizā atbilde ir E.

Gāzu kinētiskā teorija un termodinamika

15. Tvertnē ir ideāla gāze ar 4 litru tilpumu, 27 ^° C temperatūru un 3 atm spiedienu (1 atm = 10 ⁵ Nm ^-2 ). Gāze tiek uzkarsēta pie nemainīga spiediena līdz 87 ^° C temperatūrai. Gāzes siltumietilpība ir 9 JK ^-1 . Gāzes galīgais tilpums un gāzes iekšējās enerģijas izmaiņas ir attiecīgi...

A. 4,2 litri, ΔU = 200 džouli

B. 4,4 litri, ΔU = 240 džouli

Aptuveni 4,6 litri, ΔU = 280 džouli

D. 4,8 litri, ΔU = 300 džouli

E. 4,8 litri, ΔU = 360 džouli

Diskusija

Izobārs process (nemainīgs spiediens)

Ir zināms, ka:

Ideālās gāzes sākotnējais tilpums (V1 ₎ = 4 litri

Ideālas gāzes sākotnējā temperatūra (T1 ₎ = 27 ^° C + 273 = 300 K

Ideālās gāzes galīgā temperatūra (T2 ₎ = 87 ^° C + 273 = 360 K

Ideālās gāzes spiediens (P) = 3 atm = 3 x 10 ⁵ Nm ^-2

Gāzes siltumietilpība (C) = 9 JK ^-1

Jautājums: Gāzes galīgais tilpums (V2 ₎ un gāzes iekšējās enerģijas izmaiņas (ΔU)

Atbilde:

Aprēķiniet galīgo tilpumu, izmantojot Čārlza likuma formulu (izobārs process vai konstants spiediens):

Skaļuma izmaiņas:

1 litrs = 0,001 ^m³

Sākotnējais tilpums (V1 ₎ = 4 (0,001 m3 ⁾ = 0,004 ^m3

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

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

Temperatūras izmaiņas:

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

Aprēķiniet ideālas gāzes iekšējās enerģijas (ΔU) izmaiņas, izmantojot termodinamikas pirmā likuma formulu:

ΔU = Q – W

Apraksts: ΔU = iekšējās enerģijas izmaiņas, Q = siltums, W = darbs.

Aprēķiniet darbu (W) pie konstanta spiediena:

W = P ΔV = (3 x 105 ⁾ ( 0,0008) = (3 x 101 ⁾ ( 8) = (30)(8) = 240 džouli

Aprēķiniet siltumu (Q), izmantojot siltumietilpības (C) formulu:

C = Q / ΔT

Q = (C)(ΔT) = (9) (60) = 540 džouli

Aprēķiniet iekšējās enerģijas izmaiņas:

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

Pareizā atbilde ir D.

16. Tvertnē ir 6 litri ideālas gāzes ar spiedienu 2 atm (1 atm = 10 ⁵ Nm ^-2 ), temperatūru 27 ^{° C. Gāzi uzkarsē līdz 77 °} C temperatūrai pie konstanta spiediena. Ja gāzes siltumietilpība ir 5 JK ^-1 , tad gāzes galīgais tilpums un iekšējās enerģijas izmaiņas ir attiecīgi….

A. 8 litri; ΔU = 250 džouli

B. 8 litri; ΔU = 200 džouli

Aptuveni 7 litri; ΔU = 100 džouli

D. 7 litri; ΔU = 50 džouli

E. 7 litri; ΔU = 20 džouli

Diskusija

Izobārs process (nemainīgs spiediens)

Ir zināms, ka:

Ideālās gāzes sākotnējais tilpums (V1 ₎ = 6 litri

Ideālas gāzes sākotnējā temperatūra (T1 ₎ = 27 ^° C + 273 = 300 K

Ideālās gāzes galīgā temperatūra (T2 ₎ = 77 ^° C + 273 = 350 K

Ideālās gāzes spiediens (P) = 2 atm = 2 x 10 ⁵ Nm ^-2

Gāzes siltumietilpība (C) = 5 JK ^-1

Jautājums: Gāzes galīgais tilpums (V2 ₎ un gāzes iekšējās enerģijas izmaiņas (ΔU)

Atbilde:

Aprēķiniet galīgo tilpumu, izmantojot Čārlza likuma formulu (izobārs process vai konstants spiediens):

Skaļuma izmaiņas:

1 litrs = 0,001 ^m³

Sākotnējais tilpums (V1 ₎ = 6 (0,001 m3 ⁾ = 0,006 ^m3

Galīgais tilpums (V2 ) ₌ 7 (0,001 m3 ⁾ = 0,007 ^m3

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

Temperatūras izmaiņas:

Temperatūras izmaiņas ( _ΔT ) = T2 _– T1 = 350 K – 300 K = 50 K

Aprēķiniet ideālas gāzes iekšējās enerģijas (ΔU) izmaiņas, izmantojot termodinamikas pirmā likuma formulu:

ΔU = Q – W

Apraksts: ΔU = iekšējās enerģijas izmaiņas, Q = siltums, W = darbs.

Aprēķiniet darbu (W) pie konstanta spiediena:

W = P ΔV = (2 x 105 ⁾ ( 0,001) = (2 x 102 ⁾ (1 ) = (200)(1) = 200 džouli

Aprēķiniet siltumu (Q), izmantojot siltumietilpības (C) formulu:

C = Q / ΔT

Q = (C)(ΔT) = (5) (50) = 250 džouli

Aprēķiniet iekšējās enerģijas izmaiņas:

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

Pareizā atbilde ir D.

Termodinamiskais process

17. Apskatiet grafiku sānos un sekojošos apgalvojumus!

(1AB process ir izobārs un W = P (V₂ - V₁)

(2) Process BC ir adiabātisks, un ΔU = Q

(3) Process BC ir izohorisks, un ΔU = Q

(4) CA process ir izotermisks, un sistēma absorbē siltumu.

Pareizais apgalvojums ir…

A. (1) un (3)

B. (1) un (4)

C. (2) un (3)

D. (2) un (4)

E. (3) un (4)

Diskusija

(1 ) AB process ir izobārs un W = P( _V2 – _V1 )

Izobārs = konstants spiediens. Konstantu spiedienu apzīmē taisna līnija gar P1 _no A līdz B. Šajā procesā spiediens paliek nemainīgs, bet, palielinoties tilpumam, mainās tilpums. Ja tilpums palielinās, sistēma veic darbu ar vidi, kur darba apjoms (W) ir spiediena (P) un tilpuma izmaiņu (ΔU) reizinājuma rezultāts.

(3) Process BC ir izohorisks, un ΔU = Q

Izohorisks = nemainīgs tilpums. Fiksētu tilpumu apzīmē taisna līnija gar V2 _no B līdz C. Šajā procesā tilpums paliek nemainīgs, bet spiediens mainās, palielinoties spiedienam. Tilpums ir nemainīgs, tāpēc darbs netiek veikts, kur W = 0. Termodinamikas pirmā likuma formula ir ΔU = Q – W, ​​​​kur ΔU = iekšējās enerģijas izmaiņas, Q = siltums un W = darbs. Ja darba nav, tad W = 0, tātad ΔU = Q.

Pareizā atbilde ir A.

18. Apskatiet sekojošo termodinamiskā cikla grafiku!

No sekojošā apgalvojuma:

(1) A – B = izohorisks, darbs ir atkarīgs no temperatūras izmaiņām

(2) B – C = adiabātisks, bez siltuma izmaiņām

(3) B – C = izobārs, darbs ir atkarīgs no tilpuma izmaiņām

(4) C – A = process notiek ar ārpus sistēmas piepūli

Patiesība ir tāda…

A. (1) un (2)

B. (1) un (3)

C. (2) un (3)

D. (2) un (4)

E. (3) un (4)

Diskusija

(1) A – B = izohorisks, darbs ir atkarīgs no temperatūras izmaiņām

Jā, šis process ir izohorisks (nemainīgs tilpums). Tomēr tilpums paliek nemainīgs, tāpēc darbs netiek veikts. Darbs notiek, mainoties tilpumam. Tāpēc šis apgalvojums ir nepareizs.

(3) B – C = izobārs, darbs ir atkarīgs no tilpuma izmaiņām

Izobārs = konstants spiediens. Konstantu spiedienu norāda taisna līnija no B līdz C. Šajā procesā mainās sistēmas tilpums, palielinoties sistēmas tilpumam. Sistēmas tilpuma palielināšanās nozīmē, ka sistēma veic darbu ar vidi.

(4) C – A = process notiek ar ārpus sistēmas piepūli

Šajā procesā sistēmas tilpums samazinās un sistēmas spiediens samazinās. Sistēmas tilpuma samazināšanās nozīmē, ka vide darbojas sistēmā. Citiem vārdiem sakot, darbs tiek veikts ārēji.

Pareizā atbilde ir E.

Termodinamikas likumi

19. Apskatiet attēlu! Ideāla gāze piedzīvo spiediena (P) maiņas procesu uz tilpumu (V). Darbs, ko gāze veic šajā procesā, ir…
A. 336 000 džoulu
B. 259 200 džouli
Aptuveni 554 400 džouli
D. 543 600 džouli
E. 4 džouli
Diskusija
Ir zināms :
Sākotnējais spiediens (P₁) = 4 Pa ​​​​= 4 N/m²
Galīgais spiediens (P₂) = 6 Pa ​​​​= 6 N/m²
Sākotnējais tilpums (V₁) = 2 m³
Galīgais tilpums (V₂) = 4 m³
Jautāts Gāzes veiktais darbs (W)
Jawab :
Gāzes veiktais darbs = laukums zem līknes ab.
W = trijstūra laukums + taisnstūra laukums
W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = 2 + 8
W = 10 džouli
Pareizā atbilde ir E.

20. Ideāla gāze veic slēgtu procesu A → B → C → A. Ciklā gāze veic darbu, kas vienāds ar….
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
Diskusija
Darbs (W) = līknes laukums (trīsstūra laukums līnijas iekšpusē, kas apzīmēta ar bultiņu).
P = ½ (20–10)(6 x 10⁵ - 2 x 10⁵)
P = ½ (10)(4 x 10⁵)
W = (5)(4 x 10⁵)
P = 20 x 10⁵ = 2 x 10⁶ Joule
Pareizā atbilde ir D.

Jautājuma avots:

Valsts eksāmena fizikas jautājumi vidusskolai/profesionālajai vidusskolai