Примеры задач по закону идеального газа

18 примеров задач по закону идеального газа

1. Идеальный газ в пространстве изначально имеет объем V и температуру T. Если газ нагреть так, что температура изменится до 5/4 T, а давление — до 2P, то объем газа изменится на...

Обсуждение
Известен :
Начальный объем (В)₁) = В
Начальная температура (Т)₁) = Т
Конечная температура (Т)₂) = 5/4 T
Начальное давление (P)₁) = П
Конечное давление (P)₂) = 2P
Задан вопрос : Заключительный том (V)₂)
Джаваб :
Объём газа изменяется в 5/8 раза по сравнению с первоначальным объёмом.

2. Объём 2 молей газа при стандартной температуре и давлении (СТП) составляет…

Обсуждение
Известен :
Количество молей газа (n) = 2 моля
Стандартная температура (Т) = 0 ^oC = 0 + 273 = 273 Кельвина
Стандартное давление (P) = 1 атм = 1,013 x 10⁵ Паскаль
Универсальная газовая постоянная (R) = 8,315 Джоулей/моль·Кельвин
Задан вопрос Объем газа (В)
Джаваб :
Закон идеального газа (в количестве молей, n)
Объем 2 молей газа составляет 44,8 литра.
Объем 1 моля газа составляет 45,4 литра / 2 = 22,4 литра.
Таким образом, объем 1 моля газа, будь то кислород, гелий, аргон или любой другой газ, составляет 22,4 литра.

3. 4 литра кислорода при температуре 27°C и давлении 2 атм (1 атм = 10).⁵ Па) находится в контейнере. Если универсальная газовая постоянная R = 8,314 Дж·моль⁻¹.^-1.K^-1 и число Авогадро N_A 6,02 х 10²³ количество молекул кислорода в контейнере равно...
Обсуждение
Известен :
Объем газа (V) = 4 литра = 4 дм³³ = 4 x 10^-3 m³
Температура газа (Т) = 27^oC = 27 + 273 = 300 Кельвина
Давление газа (P) = 2 атм = 2 x 10⁵ Паскаль
Универсальная газовая постоянная (R) = 8,314 Дж·моль^-1.K^-1
Число Авогадро (N)_A) = 6,02 х 10²³
Задан вопрос : Количество молекул кислорода в контейнере (Н)
Джаваб :
Постоянная Больцмана :
Закон идеального газа (в количестве молекул, N)
В 1 моле газообразного кислорода содержится 1,93 x 10¹⁰ мг кислорода.²³ молекулы кислорода.

4. Сосуд, содержащий неон (Ne, атомная масса = 20 а.е.м.) при стандартной температуре и давлении (СТП), имеет объем 2 м³.³Определите массу неона!
Известен :
Атомная масса неона = 20 грамм/моль = 0,02 кг/моль
Стандартная температура (Т) = 0^oC = 273 Кельвина
Стандартное давление (P) = 1 атм = 1,013 x 10⁵ Паскаль
Объем (V) = 2 м³
Задан вопрос : масса (m) неонового газа
Джаваб :
При стандартной температуре и давлении (СТП) 1 моль любого газа, включая неон, имеет объем 22,4 литра = 22,4 дм³.³ = 0,0448 м³Таким образом, в объеме 2 м³³ Сколько молей неона содержится в газе?
В объеме 2 м³³ В молекуле содержится 44,6 моля неона.
Относительная атомная масса неона составляет 20 грамм/моль. Это означает, что 1 моль содержит 20 грамм или 0,02 кг неона. Поскольку 1 моль содержит 0,02 кг неона, то 44,6 моля содержат (44,6 моля)(0,02 кг/моль) = 0,892 кг = 892 грамма неона.

5. Вопросы к национальному экзамену SMA/MA 2017 года № 22

Идеальный газ помещен в закрытый контейнер, и его объем уменьшен вдвое при постоянной температуре. Давление газа теперь составляет…

А. В 4 раза больше оригинала

Б. Еще 2 раза

C. В 1 раза больше оригинала

Д. в 1/2 раза больше оригинала

Е. 1/4 от первоначального значения

Обсуждение

Известно, что:

Начальный объем = V

Конечный объем = 1/2 В

Начальное давление = P

Постоянная температура

Вопрос: Финальное давление

Джаваб:

P ₁ V ₁ / T ₁ = P ₂ V ₂ / T ₂ —–> Температура (T) постоянная

P ₁ V ₁ = P ₂ V ₂

P V = P ₂ (1/2 V)

P = P ₂ (1/2)

2P = P ₂

Давление газа удваивается.

Правильный ответ — B.

6. Вопрос № 21 Национального экзамена по физике для учащихся средних и старших классов (SMA/MA) за 2015/2016 учебный год.

Обратите внимание на приведенное ниже утверждение!

(1) Каждая частица всегда движется в определенном направлении

(2) Частицы газа равномерно распределены по всему помещению.

(3) Размером частиц газа можно пренебречь по сравнению с размером контейнера.

(4) Каждое столкновение газовых частиц, которое происходит, является абсолютно упругим.

(5) Учитывается сила притяжения между частицами.

Утверждение, соответствующее свойствам идеальных газов, звучит так…

А. (1) и (3) только

B. (2) и (4) только

C. (1), (2) и (3) только

Д. (2), (3) и (4)

Е. (3), (4) и (5)

Обсуждение

Правильные утверждения: 1, 2, 3, 4.

7. Вопрос № 21 Национального экзамена по физике для учащихся средних и старших классов (SMA/MA) за 2015/2016 учебный год.

Ниже приведена информация, связанная с газом:

(1) Частицы вещества движутся по прямой линии с постоянной скоростью случайным образом.

(2) Столкновения, происходящие между частицами, приводят к тому, что частицы теряют немного энергии.

(3) Частицы газа равномерно распределены по всему помещению.

(4) Законы движения Ньютона применимы только к одноатомным частицам газа.

(5) Интервал времени, необходимый для столкновений между частицами, очень короткий.

Исходя из этих утверждений, к свойствам идеальных газов относятся...

А. (1), (2), (5)

Б. (1), (3), (5)

С. (2), (3), (4)

Д. (2), (4), (5)

Е. (3), (4), (5)

Обсуждение

Правильные утверждения: 1, 3, 5.

Правильный ответ — B.

8. Вопрос № 21 Национального экзамена по физике для учащихся средних и старших классов (SMA/MA) за 2015/2016 учебный год.

(1) Газ состоит из частиц, равномерно распределенных.

(2) Столкновение частиц со стенками является абсолютно упругим.

(3) Интервал времени между столкновениями частиц очень короткий.

(4) Объем газа очень велик по сравнению с емкостью, в которой он содержится.

(5) Законы Ньютона не применимы к молекулам, потому что их размер очень мал.

Правильное утверждение:

А. (1), (2) и (3)

Б. (1), (2) и (4)

С. (1), (3) и (5)

Д. (2), (3) и (5)

Е. (3, (4) и (5)

Обсуждение

Правильные утверждения: 1, 2, 3.

Правильный ответ — А.

9. Вопрос № 22 Национального экзамена по физике для учащихся средних и старших классов (SMA/MA) за 2015/2016 учебный год.

Идеальный газ первоначально занимает пространство объемом V при температуре T и давлении P. Если газ нагреть так, что его температура станет 3/2 T, а давление — 4/3 P, то объем газа станет...

А. 9/8 В

Б. 9/5 В

С. 5/3 В

Д. 4/3 В

Е. 3/2 В

Обсуждение

Известно, что :

Начальный объем (V ₁ ) = V

Начальная температура (T ₁ ) = T

Начальное давление (P ₁ ) = P

Конечная температура (T₂ ₎ = 3/2 T

Конечное давление (P₂ ₎ = 4/2 P

Вопрос : Итоговый том (V ₂ )

Отвечать :

Правильный ответ — А.

10. Вопрос № 22 Национального экзамена по физике для учащихся средних и старших классов (SMA/MA) за 2015/2016 учебный год.

Идеальный газ занимает пространство объемом V₁ _при температуре T₁ _и давлении P₁ _. Затем его нагревают так, что объем газа становится равным 4/3 V₁ _, а давление — 5/2 P₁ _. Отношение конечной температуры газа к начальной температуре газа равно…

А. 10 : 5

Б. 10 : 3

С. 5 : 10

Д. 3 : 10

Е. 1:8

Обсуждение

Известно, что :

Начальный объем = V ₁

Начальная температура = T ₁

Начальное давление = P ₁

Конечный объем = 4/3 V ₁

Конечное давление = 5/2 P ₁

Требуется : сравнение конечной и начальной температуры.

Отвечать :

Рассчитайте конечную температуру:

Правильный ответ — B.

11. В трубке находится 3 литра аргона при температуре 27°C и давлении 1 атм (1 атм = 10⁵ ^{Па ). Если общая газовая постоянная R = 8,314 Дж· моль⁻¹} · ^К⁻¹ и число частиц в 1 моле газа составляет 6,02 × ^10²³ частиц, то число частиц аргона в трубке равно…

А. 0,83 x ^10²³ частиц

Б. 0,72 x ^10²³ частиц

C. 0,42 x ^10²³ частиц

D. 0,22 x ^10²³ частиц

Е. 0,12 x ^10²³ частиц

Обсуждение

Известно, что :

Объем газа = 3 литра = 3 дм³ ^{= 3} х ^10⁻³ м³

Температура газа = 27 ^° C + 273 = 300 К

Давление газа = 1 атм = ^10⁵ Па

Универсальная газовая постоянная (R) = 8,314 Дж· ^{моль⁻¹} · ^К⁻¹

Число Авогадро (NA ₎ = 6,02 х ^10²³ молекул/моль

Вопрос : сколько частиц аргона находится в трубке?

Отвечать :

12. Идеальный газ находится в закрытом сосуде при давлении P, объеме V и температуре T. Если в какой-то момент температура изменяется до 2T, а объем до 3/2 V, то отношение начального давления (P1 ) _к конечному давлению (P2 ₎ после изменения V и T равно…

А. 1 : 3

Б. 1 : 2

С. 2 : 3

Д. 3 : 4

Е. 4:3

Обсуждение

Известно, что:

Начальное давление (P ₁ ) = P

Начальный объем (V ₁ ) = V

Конечный объем (V₂ ₎ = 3/2 V

Начальная температура (T ₁ ) = T

Конечная температура (T₂ ₎ = 2T

Требуется: сравнение начального давления (P1 ₎ и конечного давления (P2 ₎.

Джаваб:

Сравнение начального и конечного давления:

П ₁ : П ₂

П: 4П/3

1: 4/3

3 (1) : (3) 4/3

3: 4

Правильный ответ — D.

13. Кислород объемом V, температурой T и давлением P находится в баллоне, закрытом клапаном. При нажатии на клапан объем кислорода становится равным 3/4 V, а температура — 3/2 T. Тогда отношение начального давления к конечному давлению газа равно….

А. П ₁ : П ₂ = 1 : 2

Б. П ₁ : П ₂ = 2 : 3

C. P ₁ : P ₂ = 3 : 2

Д. П ₁ : П ₂ = 3 : 4

Е. П ₁ : П ₂ = 4 : 3

Обсуждение

Известно, что:

Начальное давление (P ₁ ) = P

Начальный объем (V ₁ ) = V

Конечный объем (V₂ ₎ = 3/4 V

Начальная температура (T ₁ ) = T

Конечная температура (T₂ ₎ = 3/2 T

Требуется: сравнение начального давления (P1 ₎ и конечного давления (P2 ₎.

Джаваб:

Сравнение начального и конечного давления:

П ₁ : П ₂

П: 2П

1: 2

Правильный ответ — А.

14. Посмотрите на график зависимости плотности ( ρ) от объема (V) различных газов, представленный ниже!

Пара газов, имеющих одинаковую массу, это…

Обсуждение

Формула плотности:

Плотность ( ρ ) = масса (m) / объем (V)

Масса (m) = плотность ( ρ) x объем (V)

1) м = (0,8)(2) = 1,6 кг

2) м = (0,8)(4) = 3,2 кг

3) м = (0,4)(4) = 1,6 кг

4) м = (0,4)(5) = 2 кг

5) м = (0,8)(5) = 4 кг

Пару газов, имеющих одинаковую массу, составляют 1 и 3.

15. Идеальный газ находится в закрытом сосуде при давлении P, объеме V и температуре T. Если в какой-то момент температура изменяется до 2T, а объем до 3/2 V, то отношение начального давления (P1 ₎ к конечному давлению (P2 ₎ после изменения V и T равно…

А. 1 : 3
Б. 1 : 2
С. 2 : 3
Д. 3 : 4
Е. 4:3

Обсуждение
Известно, что:
Начальное давление (P)₁) = П
Начальный объем (В)₁) = В
Заключительный том (V)₂) = 3/2 В
Начальная температура (Т)₁) = Т
Конечная температура (Т)₂) = 2Т
Вопрос: Сравнение начального давления (P)₁) и конечное давление (P)₂)

Джаваб:

Сравнение начального и конечного давления:
P₁ : П₂
П: 4П/3
1: 4/3
3 (1) : (3) 4/3
3: 4
Правильный ответ — D.

16. Кислород объемом V, температурой T и давлением P находится в баллоне, закрытом клапаном. При нажатии на клапан объем кислорода становится равным 3/4 V, а температура — 3/2 T. Тогда отношение начального давления к конечному давлению газа равно…

А. П.₁ : П₂ = 1 : 2
Б. П.₁ : П₂ = 2 : 3
КП₁ : П₂ = 3 : 2
Д. П.₁ : П₂ = 3 : 4
Э.П.₁ : П₂ = 4 : 3

Обсуждение
Известно, что:
Начальное давление (P)₁) = П
Начальный объем (В)₁) = В
Заключительный том (V)₂) = 3/4 В
Начальная температура (Т)₁) = Т
Конечная температура (Т)₂) = 3/2 T
Вопрос: Сравнение начального давления (P)₁) и конечное давление (P)₂)
Джаваб:

Сравнение начального и конечного давления:
P₁ : П₂
П: 2П
1: 2
Правильный ответ — А.

17. 2 литра кислорода (O₂)₂) температура 30 ^oC при давлении 1 атм (1 атм = 10)⁵ Па) находится в трубке. Если универсальная газовая постоянная R = 8,314 Дж/моль, то R = 8,314 Дж/моль.^-1 K^-1 а количество молекул в 1 моле газа составляет 6,02 x 10¹⁰.²³ молекул, затем количество молекул газообразного кислорода (O).₂) в трубке находится…
А. 0,8 x 10²³ молекула
B. 0,7 x 10²³ молекула
С. 0,5 x 10²³ молекула
D. 0,2 x 10²³ молекула
Е. 0,1 x 10²³ молекула
Пембахасан:
Известен :
голос за кадром₂ = 2 литра = 2 дм³ = 2 x 10^-3 m³
Т = 30 + 273 = 303 К
P_{Банкомат} = 10⁵ Па = 10⁵ Н / м²
N_A = 6,02 x 10²³ молекул/моль (число Авогадро)
R = 8,314 Дж моль^-1 K^-1
k = R/N_A = 8,314/6,02 х 10²³ = 1,38 x 10^-23 Дж / К
Молекулярная масса O₂ = 32 грамма/моль = 32 кг/моль
Задан вопрос :
Количество молекул газообразного кислорода (O)₂)
Джаваб :
ПВ = НкТ
Описание: P = давление, V = объем, N = количество молекул, k = постоянная Больцмана
(10⁵ Н / м²)(2 x 10^-3 m³) = N(1,38 x 10^-23 Дж/К)(303 К)
Правильный ответ — C.

18. Объём 2 граммов кислорода O₂₂ (Mr = 32) в нормальных условиях (T = 0) ^oC и P = 1 атм) равно…. R = 8,314 Дж/моль·К, 1 атм = 10⁵ Па) — это…
A. 1,4 м³
B. 2,0 м³
C. 2,3 м³
D. 2,5 м³
Э. 3,0 м³
Пембахасан:
Известен :
Масса О₂ = 2 грамм
Молекулярная масса (Mr) O₂ = 32 грамм/моль
Т = 0 + 273 = 273 К
Р = 10⁵ Н / м²
R = 8.314 Дж/моль·К
Задан вопрос :
Объем ?
Джаваб :

Источник вопроса:

Вопросы по физике для национального экзамена в старших классах средней школы/профессионального училища.