19 exemple de teorie cinetică a gazelor
1. Un gaz ideal într-un recipient închis are inițial presiunea P și volumul V. Dacă presiunea gazului este crescută de 4 ori față de cea inițială și volumul gazului rămâne constant, raportul dintre energia cinetică inițială și energia cinetică finală a gazului este...
Pembahasan
Este cunoscut :
Presiunea inițială (P1) = P
Presiunea finală (P2) = 4P
Volumul inițial (V1) = V
Volum final (V2) = V
Întrebat Compararea energiei cinetice inițiale și a energiei cinetice finale (EK)1 : EK2)
Jawab :
Relația dintre presiunea (P), volumul (V) și energia cinetică (EK) a unui gaz ideal :
Compararea energiei cinetice inițiale și a energiei cinetice finale :
2. Determinați energia cinetică medie de translație a moleculelor de gaz la o temperatură de 57°FoC!
Pembahasan
Este cunoscut :
Temperatura gazului (T) = 57oC + 273 = 330 Kelvin
Constanta lui Boltzmann (k) = 1,38 x 10-23 Joule/Kelvin
Întrebat Energie cinetică medie de translație
Jawab :
Relația dintre energia cinetică și temperatura gazului :
Energie cinetică medie de translație :
3. Un gaz la o temperatură de 27°FoC se află într-un recipient închis. Pentru a-i crește energia cinetică la dublul energiei sale cinetice inițiale, gazul trebuie încălzit la o temperatură de...
Pembahasan
Este cunoscut :
Temperatura inițială (T1) = 27oC + 273 = 300 K
Energia cinetică inițială = EK
Energie cinetică finală = 4 EK
Întrebat Temperatura finală (T2)
Jawab :
Temperatura finală a gazului este de 600 K sau 327oC.
4. Un gaz ideal se află într-un spațiu închis. Gazul ideal este încălzit până când viteza medie a particulelor de gaz crește la de 3 ori viteza inițială. Dacă temperatura inițială a gazului este de 27°FoC, atunci temperatura finală a gazului ideal este...
Pembahasan
Este cunoscut :
Temperatura inițială = 27oC + 273 = 300 Kelvin
Viteza inițială = v
Viteză finală = 2v
Întrebat Temperatura finală a gazului ideal
Jawab :
Viteza medie finală = 2 x Viteza medie inițială
5. Trei moli de gaz se află într-o cameră cu un volum de 36 de litri. Fiecare moleculă de gaz are o energie cinetică de 5 x 10-21 Joule. Constanta universală a gazelor = 8,315 J/mol.K și constanta Boltzmann = 1,38 x 10-23 J/K. Calculați presiunea gazului din cameră!
Pembahasan
Este cunoscut :
Numărul de moli (n) = 3 moli
Volum = 36 litri = 36 dm3 = 36 x 10-3 m3
Constanta lui Boltzmann (k) = 1,38 x 10-23 J / K
Energia cinetică (EK) = 5 x 10-21 joule
Constanta universală a gazelor (R) = 8,315 J/mol.K
Întrebat presiunea gazului (P)
Jawab :
Calculați temperatura (T) folosind formula pentru energia cinetică a gazului și temperatura:
Calculați presiunea gazului folosind formula legii gazelor ideale (în număr de moli, n):
Presiunea gazului este de 1,67 x 10⁵ Pascal sau 1,67 atmosfere.
6. Într-un vas închis, volumul de gaz se extinde până la de 2 ori volumul inițial (Vo = volumul inițial, Po = presiunea inițială) și temperatura gazului crește de 4 ori față de cea inițială. Presiunea gazului devine...
A. Po
B. 2 Po
C. 4 Po
D. 6 Po
E. 8 Po
Pembahasan
Se știe că:
Volumul inițial de gaz (V1) = Vo
Volumul final de gaz (V2) = 2Vo
Temperatura inițială a gazului (T1) = T
Temperatura finală a gazului (T2) = 4T
Presiunea inițială a gazului (P1) = Po
Întrebat: Presiunea finală a gazului (P2)
Jawab:
Răspunsul corect este B.
7. O anumită cantitate de gaz ideal trece printr-un proces izoterm, astfel încât presiunea devine de 2 ori mai mare decât presiunea inițială, apoi volumul devine...
A. De 4 ori original
B. Încă de 2 ori
C. de jumătate de ori originalul
D. ¼ ori mai mare decât originalul
E. încă
Pembahasan
Izotermă = temperatură constantă
Se știe că:
Volumul inițial de gaz (V1) = V
Presiunea inițială a gazului (P1) = P
Presiunea finală a gazului (P2) = 2P
Întrebat: Volumul final de gaz (V2)
Jawab:
P1 V1 = P2 V2
PV = (2P)V2
V = (2) V2
V2 = V / 2
V2 = ½ V
Răspunsul corect este C.
8. Într-un vas închis, volumul gazului se dilată până la de 2 ori volumul inițial (V o = volum inițial, P o = presiune inițială), iar temperatura gazului crește până la de 4 ori față de valoarea inițială. Presiunea gazului devine…
A. Po
B. 2 Po
C. 4 Po
D. 6 Po
E. 8 Po
Pembahasan
Este cunoscut :
Volumul inițial de gaz (V1) = Vo
Volumul final de gaz (V2) = 2Vo
Temperatura inițială a gazului (T1) = T
Temperatura finală a gazului (T2) = 4T
Presiunea inițială a gazului (P1) = Po
Întrebat Presiunea finală a gazului (P2)
Jawab :
Răspunsul corect este B.
9. O anumită cantitate de gaz ideal trece printr-un proces izoterm, astfel încât presiunea devine de 2 ori mai mare decât presiunea inițială, apoi volumul devine...
A. De 4 ori original
B. Încă de 2 ori
C. de jumătate de ori originalul
D. ¼ ori mai mare decât originalul
E. încă
Pembahasan
Izotermă = temperatură constantă
Este cunoscut :
Volumul inițial de gaz (V1) = V
Presiunea inițială a gazului (P1) = P
Presiunea finală a gazului (P2) = 2P
Întrebat Volumul final de gaz (V)2)
Jawab :
P1 V1 = P2 V2
PV = (2P)V2
V = (2) V2
V2 = V / 2
V2 = ½ V
Răspunsul corect este C.
10. Presiunea unui gaz ideal într-un spațiu închis pe pereții tubului este formulată astfel :
P = 2N / 3V EK
P = presiune (Pa)
N = numărul de molecule (particule) de gaz
V = volumul gazului
EK = energia cinetică medie a moleculelor (J).
Afirmația corectă referitoare la formularea de mai sus este…
A. Presiunea unui gaz pe perete depinde de numărul de molecule pe unitatea de volum.
B. Energia cinetică a unui gaz nu depinde de presiunea exercitată de molecule pe pereți.
C. Volumul de gaz din cilindru nu se modifică dacă se modifică presiunea gazului.
D. Numărul de molecule de gaz scade, deci energia cinetică a moleculelor va crește.
E. Volumul gazului crește, deci crește și numărul de molecule de gaz.
Pembahasan
Camera este închisă astfel încât, chiar dacă presiunea gazului se modifică, volumul de gaz din tub nu se modifică.
Răspunsul corect este C.
11. Presiunea unui gaz ideal într-un spațiu închis pe peretele tubului este formulată ca P = (2N / 3V) EK. P = presiunea (Pa), N = numărul de molecule ( particule) de gaz, iar EK este energia cinetică medie a moleculelor (J). Pe baza acestei ecuații, afirmația corectă este...
A. Presiunea unui gaz asupra peretelui depinde de energia cinetică medie a moleculelor.
B. Energia cinetică a unui gaz depinde de presiunea exercitată de molecule pe pereți.
C. Temperatura gazului din tub se va schimba dacă se modifică presiunea gazului.
D. Dacă numărul de molecule de gaz scade, volumul energiei cinetice a moleculelor va scădea.
E. Dacă volumul gazului crește, presiunea gazului va scădea.
Pembahasan
Se știe că:
Formula presiunii: P = (2N / 3V) EK
P = presiune
N = numărul de molecule de particule de gaz
V = volumul gazului
EK = energie cinetică medie
P este direct proporțional cu N și EK
P este invers proporțional cu V
N este direct proporțional cu volumul
N este invers proporțional cu EK
Întrebare: Care afirmație este corectă?
Jawab:
A este greșit deoarece, pe baza formulei de mai sus, presiunea gazului (P) depinde de energia cinetică, nu de energia cinetică medie.
B este greșit deoarece presiunea depinde de energia cinetică a gazului, nu invers.
C este greșit deoarece, pe baza formulei de mai sus, temperatura nu depinde de presiune.
D este greșit deoarece N este invers proporțional cu EK, ceea ce înseamnă că dacă N este mare atunci EK este mare.
E este corect deoarece presiunea (P) este invers proporțională cu volumul (V).
Răspunsul corect este E.
12. Dacă un gaz ideal dintr-un recipient este comprimat (presurat), gazul va experimenta …
A. Scăderea vitezei particulelor
B. Scăderea temperaturii
C. Creșterea temperaturii
D. Adăugarea de particule de gaz
E. Reducerea particulelor de gaz
Pembahasan
Legea gazelor ideale (în moli) :
PV = nRT
Legea gazelor ideale (în număr de molecule) :
PV = NkT
Relația dintre energia cinetică și temperatura gazului :
EK = 3/2 kT
Informație :
P = presiune, V = volum, T = temperatură, n = număr de moli, N = număr de molecule, R = constanta universală a gazelor, k = constanta Boltzmann
Pe baza celor trei formule de mai sus, se trag următoarele concluzii:
– Dacă gazul este comprimat, volumul (V) al gazului scade.
– Dacă volumul (V) al gazului scade, presiunea (P) a gazului crește și temperatura (T) a gazului crește.
– Camera este închisă (V este constant), prin urmare numărul de moli de gaz (n) și numărul de particule de gaz (N) nu se modifică.
– Dacă temperatura (T) a gazului crește, energia cinetică (EK) a gazului crește. Dacă energia cinetică a gazului crește, viteza particulelor de gaz crește (EK = ½ mv² , v = viteză).
Răspunsul corect este C.
13. O cantitate de gaz ideal dintr -un tub închis este încălzită izocoric, astfel încât temperatura sa crește de patru ori mai mare decât temperatura inițială. Energia cinetică medie a moleculelor de gaz ideal este….
A. ¼ ori mai mare decât originalul
B. de jumătate de ori originalul
C. La fel ca înainte
D. Încă de 2 ori
E. de 4 ori original
Pembahasan
Izocor = volum constant
Relația dintre energia cinetică medie (EK) și temperatura (T) a unui gaz este exprimată prin ecuația de mai jos:
EK = 3/2 kT
Descriere: EK = energie cinetică, T = temperatură, 3/2 = constantă, k = constanta Boltzmann.
Pe baza acestei formule, se pare că energia cinetică este direct proporțională cu temperatura. Deci, cu cât temperatura este mai mare, cu atât energia cinetică este mai mare. Dacă temperatura este cvadruplată, energia cinetică se va cvadrupla și ea.
Răspunsul corect este E.
14. Un gaz ideal cu presiunea P și volumul V într-un spațiu închis. Dacă presiunea gazului din spațiu este redusă la 1/4 din cea inițială la un volum constant, atunci raportul dintre energia cinetică înainte și după reducerea presiunii este…
A. 1:4
B. 1:2
C. 2: 1
D. 4:1
E. 5:1
Pembahasan
Se știe că :
Volumul inițial = V
Volum final = V
Presiunea inițială a gazului = P
Presiunea finală a gazului = ¼ P
Întrebare : compararea energiei cinetice inițiale și a energiei cinetice finale (EK 1 : EK 2 )
Răspuns :
Relația dintre presiunea (P), volumul (V) și energia cinetică (EK) a gazului:
Compararea energiei cinetice inițiale și a energiei cinetice finale:
Răspunsul corect este D.
15. Temperatura unui gaz ideal într-un tub este formulată ca EK = 3/2 kT, unde T reprezintă temperatura absolută, iar EK = energia cinetică medie a moleculelor de gaz. Pe baza ecuației de mai sus…
A. Cu cât temperatura gazului este mai mare, cu atât energia sa cinetică este mai mică.
B. Cu cât temperatura gazului este mai mare, cu atât particulele de gaz se mișcă mai încet.
C. Cu cât temperatura gazului este mai mare, cu atât particulele de gaz se mișcă mai repede.
D. Temperatura gazului este invers proporțională cu energia cinetică a gazului
E. Temperatura gazului nu afectează mișcarea particulelor de gaz.
Pembahasan
Conform formulei de mai sus, temperatura este direct proporțională cu energia cinetică. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât energia cinetică este mai mare. Energia cinetică este proporțională cu viteza de mișcare a particulelor de gaz (EK = ½ mv² , unde EK = energie cinetică, v = viteză). Cu cât energia cinetică este mai mare, cu atât mișcarea particulelor de gaz este mai rapidă.
Răspunsul corect este C.
7. Factorii care influențează energia cinetică a gazului într-un spațiu închis:
(1) presiune
(2) volum
(3) temperatură
(4) tipuri de substanțe
Afirmația corectă este….
A. (1) și (2)
B. (1) și (3)
C. (1) și (4)
D. (2) doar
Numai E. (3)
Pembahasan
Spațiul este închis, deci volumul de gaz este constant, volumul de gaz nu afectează energia cinetică.
Răspunsul corect este B.
16. Acordați atenție următoarei afirmații!
(1) Numărul de particule de gaz este crescut
(2) Numărul de alunițe este redus
(3) Temperatura este crescută
(4) Volum crescut
Factorii care pot crește presiunea gazului într-un spațiu închis sunt indicați de numărul…
Pembahasan
Ecuația presiunii gazelor într-un spațiu închis:
Informație:
P = presiune, N = numărul de molecule de gaz, m = masă, v = viteza medie a moleculelor, V = volumul recipientului, n = numărul de moli.
Pe baza ecuației de mai sus,
Dacă numărul de particule de gaz (N) crește, presiunea gazului (P) crește.
Dacă numărul de moli (n) este redus, atunci presiunea gazului (P) este redusă.
Dacă temperatura (T) crește, atunci presiunea gazului (P) crește.
Dacă volumul (V) crește, presiunea gazului (P) scade.
Deci, factorii care pot crește presiunea gazului într-un spațiu închis sunt 1 și 3.
17. Gazul argon se află într-o cameră închisă atunci când temperatura se schimbă la dublul temperaturii inițiale, apoi viteza de mișcare a particulelor de gaz argon se schimbă la... ori mai mare decât cea inițială.
Pembahasan
Se știe:
Temperatura inițială = T
Temperatura finală = 2T
Viteza inițială = v
Întrebare: Viteza finală = ….v
Jawab:
Formula pentru relația dintre viteză, energia cinetică medie și temperatura gazului:
Informație:
v = viteză, k = constanta Bolztmann, T = temperatură, m = masă
Viteză inițială:
Să presupunem că k = 1, T = 1 și m = 1.
Dacă temperatura finală = 2, atunci viteza finală este:
Viteza finală = √2 ori viteza inițială.
18. O anumită cantitate de gaz monoatomic ideal are inițial o presiune de 120 kPa. Apoi, gazul este încălzit la o presiune constantă, astfel încât să se dilate. Să presupunem că constanta universală a gazelor este exprimată ca R J.mol -1 .K -1 . Dacă în acest proces temperatura gazului crește la 38,4/R Kelvin și lucrul mecanic pe kmol efectuat de gaz pentru a se dilata este de 8,4 J, atunci volumul inițial al gazului pe kmol este...
A. 210 cmc
B. 225 cmc
C. 235 cmc
D. 240 cmc
E. 250 cmc
Pembahasan
Se știe:
Presiune (P) = 120 kPa = 120.000 Pascali
Constanta universală a gazelor = R
Temperatura (T) = 38,4/R
Lucrul mecanic (W) pe kilomol = 8,4 Jouli
Întrebare: Volumul inițial (V1 ) pe kilomol
Jawab:
Calculați volumul final (V² ) :
PV² = nRT
120.000 (V² ) = R (38,4/R)
120.000 (V² ) = 38,4
V² = 38,4 / 120.000
V² = 0,00032
V₂ = 0,32 x 10⁻³ m³ / kmol
V2 = 0,32 x 10-3 x 106 cm3 / kmol
V₂ = 0,32 x 10³ cm³ / kmol
V₂ = 320 cm³ / kmol
V2 = 320 cm³/kmol
Calculați volumul inițial (V1 ) :
W = P ( V² – V¹ )
8,4 = 120 x 10³ ( 0,32 x 10⁻³ – V⁻¹ )
8,4 = 120 x 10³ x 0,32 x 10⁻³ – (120 x 10³ V⁻¹ )
8,4 = 120 x 0,32 – (120 x 10³ V¹ )
8,4 = 38,4 – (120 x 10³ V¹ )
(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
Răspunsul corect este E.
19. Gazul argon poate fi considerat un gaz ideal. Gazul are inițial energie internă E1 și temperatura T1Gazul suferă un proces prin care efectuează lucru mecanic W, eliberează energie Q, iar starea finală a energiei interne este E.f și temperatura TfMagnitudinea schimbării de energie este reprezentată în imaginea de mai sus. Care este concluzia acestui proces?
A. Gazul suferă un proces izobar și T f < T i
B. Gazul trece printr-un proces adiabatic și T f < T i
C. Gazul suferă un proces izocor și T f < T i
D. Gazul trece printr-un proces izoterm și T f = T i
E. Gazul suferă un proces izocor și T f = T i
Pembahasan
Pe baza imaginii, energia inițială (Ei ) și energia finală (Ef ) nu se modifică, cu alte cuvinte, modificarea energiei interne este zero. Formula pentru modificarea energiei interne: ΔU = 3/2 Nk ΔT
Pe baza acestei formule, dacă variația energiei interne este zero (ΔU=0), atunci și variația temperaturii este zero (ΔT=0). O variație zero a temperaturii înseamnă că temperatura rămâne neschimbată. Dacă temperatura rămâne neschimbată, gazul trece printr-un proces izoterm.
Răspunsul corect este D.
Sursa întrebării:
Întrebări de fizică pentru examenul național de liceu/liceu vocațional
