Примеры вопросов по кинетической теории газов

19 примеров вопросов по кинетической теории газов

1. Идеальный газ в закрытом контейнере изначально имеет давление P и объем V. Если давление газа увеличивается в 4 раза по сравнению с первоначальным, а объем газа остается постоянным, то отношение начальной кинетической энергии к конечной кинетической энергии газа равно...
Обсуждение
Известен :
Начальное давление (P)₁) = П
Конечное давление (P)₂) = 4P
Начальный объем (В)₁) = В
Заключительный том (V)₂) = В
Задан вопрос Сравнение начальной и конечной кинетической энергии (КЭ)₁ : ЕК₂)
Джаваб :
Зависимость между давлением (P), объемом (V) и кинетической энергией (EK) идеального газа. :
Сравнение начальной и конечной кинетической энергии :
2. Определите среднюю поступательную кинетическую энергию молекул газа при температуре 57°C.^oC!
Обсуждение
Известен :
Температура газа (Т) = 57^oC + 273 = 330 Кельвинов
Постоянная Больцмана (k) = 1,38 х 10⁻¹²^-23 Джоуль/Кельвин
Задан вопрос Средняя поступательная кинетическая энергия
Джаваб :
Отношения между кинетическая энергия и температура газа :
Средняя поступательная кинетическая энергия :
3. Газ при температуре 27^oГаз C находится в закрытом контейнере. Чтобы увеличить его кинетическую энергию вдвое по сравнению с первоначальной, газ необходимо нагреть до температуры...
Обсуждение
Известен :
Начальная температура (Т)₁) = 27^oC + 273 = 300 K
Начальная кинетическая энергия = EK
Конечная кинетическая энергия = 4 ЭК
Задан вопрос : Конечная температура (Т)₂)
Джаваб :
Конечная температура газа составляет 600 К или 327^oC.

4. Идеальный газ находится в замкнутом пространстве. Идеальный газ нагревается до тех пор, пока средняя скорость частиц газа не увеличится в 3 раза по сравнению с начальной скоростью. Если начальная температура газа составляет 27 °C, то идеальный газ нагревается до тех пор, пока средняя скорость частиц газа не увеличится в 3 раза по сравнению с начальной скоростью.^oЕсли C, то конечная температура идеального газа равна...
Обсуждение
Известен :
Начальная температура = 27^oC + 273 = 300 Кельвинов
Начальная скорость = v
Конечная скорость = 2v
Задан вопрос : Конечная температура идеального газа
Джаваб :

Конечная средняя скорость = 2 x Начальная средняя скорость

5. В комнате объемом 36 литров находятся три моля газа. Каждая молекула газа обладает кинетической энергией 5 х 10⁻³.^-21 Джоуль. Универсальная газовая постоянная = 8,315 Дж/моль·К, постоянная Больцмана = 1,38 × 10⁻³.^-23 Шутка. Рассчитайте давление газа в помещении!
Обсуждение
Известен :
Количество молей (n) = 3 моля
Объём = 36 литров = 36 дм³³ = 36 x 10^-3 m³
Постоянная Больцмана (k) = 1,38 х 10⁻¹²^-23 Дж / К
Кинетическая энергия (КЭ) = 5 x 10^-21 Джоуль
Универсальная газовая постоянная (R) = 8,315 Дж/моль·К
Задан вопрос : давление газа (P)
Джаваб :
Рассчитайте температуру (T), используя формулу для кинетической энергии газа и температуры:

Рассчитайте давление газа, используя формулу закона идеального газа (в молях, n):

Давление газа составляет 1,67 x 10⁻⁶.⁵ Паскаль или 1,67 атмосферы.

6. В закрытом сосуде объем газа увеличивается в 2 раза по сравнению с начальным объемом (V)._o = начальный объем, P_o = начальное давление), и температура газа увеличивается в 4 раза по сравнению с первоначальной. Давление газа становится...
А. П._o
Б. 2 П_o
С. 4 П_o
Д. 6 П_o
Е. 8 П_o
Обсуждение
Известно, что:
Начальный объем газа (V)₁) = В_o
Конечный объем газа (V)₂) = 2В_o
Начальная температура газа (Т)₁) = Т
Конечная температура газа (Т)₂) = 4Т
Начальное давление газа (P)₁) = П_o
Вопрос: Конечное давление газа (P)₂)
Джаваб:

Правильный ответ — B.

7. Определенное количество идеального газа подвергается изотермическому процессу, в результате которого давление становится в 2 раза больше первоначального давления, а объем становится...
А. В 4 раза больше оригинала
Б. Еще 2 раза
С. в ½ раза больше первоначального размера
Д. в ¼ раза больше оригинала
Е. все еще
Обсуждение
Изотермический процесс = постоянная температура
Известно, что:
Начальный объем газа (V)₁) = В
Начальное давление газа (P)₁) = П
Конечное давление газа (P)₂) = 2P
Вопрос: Конечный объем газа (V)₂)
Джаваб:
P₁ V₁ = P₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ В
Правильный ответ — C.

8. В закрытом сосуде объем газа увеличивается в 2 раза по сравнению с начальным объемом (V)._o = начальный объем, P_o = начальное давление), и температура газа увеличивается в 4 раза по сравнению с первоначальной. Давление газа становится...

А. П._o
Б. 2 П_o
С. 4 П_o
Д. 6 П_o
Е. 8 П_o

Обсуждение
Известен :
Начальный объем газа (V)₁) = В_o
Конечный объем газа (V)₂) = 2В_o
Начальная температура газа (Т)₁) = Т
Конечная температура газа (Т)₂) = 4Т
Начальное давление газа (P)₁) = П_o
Задан вопрос Конечное давление газа (P)₂)
Джаваб :
Правильный ответ — B.

9. Определенное количество идеального газа подвергается изотермическому процессу, в результате которого давление становится в 2 раза больше первоначального давления, а объем становится...

А. В 4 раза больше оригинала
Б. Еще 2 раза
С. в ½ раза больше первоначального размера
Д. в ¼ раза больше оригинала
Е. все еще

Обсуждение
Изотермический процесс = постоянная температура
Известен :
Начальный объем газа (V)₁) = В
Начальное давление газа (P)₁) = П
Конечное давление газа (P)₂) = 2P
Задан вопрос : Конечный объем газа (V)₂)
Джаваб :
P₁ V₁ = P₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ В
Правильный ответ — C.

10. Идеальное давление газа в замкнутом пространстве у стенки трубки формулируется следующим образом:

P = ^2N/_3V EK

P = давление (Па)

N = количество молекул газа (частиц)

V = объем газа

ЭК = средняя кинетическая энергия молекул (Дж).

Правильное утверждение относительно приведенной выше формулы звучит так…

А. Давление газа на стенку зависит от количества молекул на единицу объема.

В. Кинетическая энергия газа не зависит от давления, оказываемого молекулами на стенки.

C. Объем газа в баллоне не изменяется при изменении давления газа.

D. Количество молекул газа уменьшается, поэтому кинетическая энергия молекул увеличивается.

Е. Объем газа увеличивается, следовательно, увеличивается и количество молекул газа.

Обсуждение

Камера закрыта, так что, несмотря на изменение давления газа, объем газа в трубке остается неизменным.

Правильный ответ — C.

11. Давление идеального газа в замкнутом пространстве на стенки трубки формулируется как P = (2N / 3V) EK. P = давление (Па), N = число молекул (частиц) газа, а EK — средняя кинетическая энергия молекул (Дж). Исходя из этого уравнения, правильное утверждение следующее...

А. Давление газа на стенку зависит от средней кинетической энергии молекул.

В. Кинетическая энергия газа зависит от давления, оказываемого молекулами на стенки.

C. Температура газа в трубке изменится при изменении давления газа.

D. Если количество молекул газа уменьшится, то и объем кинетической энергии молекул также уменьшится.

Е. Если объем газа увеличится, давление газа уменьшится.

Обсуждение

Известно, что:

Формула давления: P = (2Н / 3В) EK

P = давление

N = количество молекул газовых частиц

V = объем газа

ЭК = средняя кинетическая энергия

P прямо пропорционально N и EK

P обратно пропорционально V

N прямо пропорционально объему

N обратно пропорционально EK

Вопрос: Правильное утверждение

Джаваб:

Вариант А неверен, потому что, согласно приведенной выше формуле, давление газа (P) зависит от кинетической энергии, а не от средней кинетической энергии.

Вариант B неверен, потому что давление зависит от кинетической энергии газа, а не наоборот.

Вариант C неверен, потому что, согласно приведенной выше формуле, температура не зависит от давления.

Вариант D неверен, потому что N обратно пропорционально EK, то есть, если N велико, то EK велико.

Вариант E верен, потому что давление (P) обратно пропорционально объему (V).

Правильный ответ — Е.

12. Если идеальный газ в сосуде сжимается (находится под давлением), газ будет испытывать…

А. Снижение скорости частиц

Б. Снижение температуры

С. Повышение температуры

D. Добавление частиц газа

Е. Снижение содержания газовых частиц

Обсуждение

Закон идеального газа (в молях) :

ПВ = нРТ

Закон идеального газа (в количестве молекул) :

ПВ = НкТ

Взаимосвязь между кинетической энергией и температурой газа :

EK = 3/2 kT

Информация :

P = давление, V = объем, T = температура, n = количество молей, N = количество молекул, R = универсальная газовая постоянная, k = постоянная Больцмана

На основании трех приведенных выше формул можно сделать следующие выводы:

– При сжатии газа его объем (V) уменьшается.

– Если объем (V) газа уменьшается, то давление (P) газа увеличивается, а температура (T) газа повышается.

– Помещение закрыто (V постоянно), поэтому количество молей газа (n) и количество частиц газа (N) не изменяются.

– Если температура (T) газа повышается, кинетическая энергия (EK) газа увеличивается. Если кинетическая энергия газа увеличивается, скорость движения частиц газа увеличивается (EK = ½ mv).²v = скорость).

Правильный ответ — C.

13. В замкнутой трубке идеального газа нагревают изохорически, так что его температура повышается в четыре раза по сравнению с первоначальной. Средняя кинетическая энергия молекул идеального газа равна…

А. в ¼ раза больше исходного значения

В. в ½ раза больше оригинала

С. Всё как и раньше.

Д. 2 раза снова

Е. В 4 раза оригинал

Обсуждение

Изохорический = постоянный объем

Связь между средней кинетической энергией (ЭК) и температурой (Т) газа выражается уравнением, приведенным ниже:

EK = 3/2 kT

Описание: EK = кинетическая энергия, T = температура, 3/2 = константа, k = постоянная Больцмана.

Исходя из этой формулы, становится ясно, что кинетическая энергия прямо пропорциональна температуре. Следовательно, чем выше температура, тем больше кинетическая энергия. Если температура увеличится в четыре раза, кинетическая энергия также увеличится в четыре раза.

Правильный ответ — Е.

14. Идеальный газ с давлением P и объемом V находится в замкнутом пространстве. Если давление газа в пространстве уменьшается до 1/4 от его первоначального значения при постоянном объеме, то отношение кинетической энергии до и после уменьшения давления равно…

А. 1 : 4

Б. 1 : 2

С. 2 : 1

Д. 4 : 1

Е. 5:1

Обсуждение

Известен :

Начальный объем = V

Конечный объем = V

Начальное давление газа = P

Конечное давление газа = ¼ P

Задан вопрос : сравнение начальной кинетической энергии и конечной кинетической энергии (КЭ)₁ : ЕК₂)

Джаваб :

Взаимосвязь между давлением (P), объемом (V) и кинетической энергией (EK) газа:

Сравнение начальной и конечной кинетической энергии:

Правильный ответ — D.

15. Температура идеального газа в трубе выражается формулой EK = 3/2 kT, где T — абсолютная температура, а EK — средняя кинетическая энергия молекул газа. Исходя из приведенного выше уравнения…

А. Чем выше температура газа, тем меньше его кинетическая энергия.

В. Чем выше температура газа, тем медленнее движутся частицы газа.

C. Чем выше температура газа, тем быстрее движутся частицы газа.

D. Температура газа обратно пропорциональна кинетической энергии газа.

Е. Температура газа не влияет на движение частиц газа.

Обсуждение

Исходя из приведенной выше формулы, температура прямо пропорциональна кинетической энергии. Чем выше температура, тем больше кинетическая энергия. Кинетическая энергия пропорциональна скорости движения частиц газа (EK = ½ mv).²где EK = кинетическая энергия, v = скорость). Чем больше кинетическая энергия, тем быстрее движутся частицы газа.

Правильный ответ — C.

7. Факторы, влияющие на кинетическую энергию газа в замкнутом пространстве:

(1) давление

(2) том

(3) температура

(4) типа веществ

Правильное утверждение:…

А. (1) и (2)

Б. (1) и (3)

С. (1) и (4)

D. (2) только

Е. (3) только

Обсуждение

Пространство замкнуто, поэтому объем газа постоянен и не влияет на кинетическую энергию.

Правильный ответ — B.

16. Обратите внимание на следующее утверждение!

(1) Количество газовых частиц увеличивается

(2) Количество молей уменьшается

(3) Температура повышается

(4) Объем увеличился

Факторы, способные повысить давление газа в замкнутом пространстве, обозначены числом…

Обсуждение

Уравнение для определения давления газа в замкнутом пространстве:

Примечания:

P = давление, N = количество молекул газа, m = масса, v = средняя скорость молекул, V = объем контейнера, n = количество молей.

Исходя из приведенного выше уравнения,

При увеличении количества газовых частиц (N) давление газа (P) возрастает.

Если количество молей (n) уменьшается, то давление газа (P) уменьшается.

При повышении температуры (T) увеличивается и давление газа (P).

При увеличении объема (V) давление газа (P) уменьшается.

Таким образом, факторами, способными повысить давление газа в замкнутом пространстве, являются факторы 1 и 3.

17. Когда аргон находится в закрытом помещении, при повышении температуры вдвое скорость движения частиц аргона увеличивается в несколько раз.

Обсуждение

Известно:

Начальная температура = T

Конечная температура = 2Т

Начальная скорость = v

Вопрос: Конечная скорость = ….v

Jawab:

Формула, описывающая зависимость скорости, средней кинетической энергии и температуры газа:

Примечания:

v = скорость, k = постоянная Больцмана, T = температура, m = масса

Начальная скорость:

Предположим, k = 1, T = 1 и m = 1.

Если конечная температура равна 2, то конечная скорость равна:

Конечная скорость равна √2 от первоначальной.

18. Некоторое количество одноатомного идеального газа первоначально имеет давление 120 кПа. Затем газ нагревают при постоянном давлении, так что он расширяется. Предположим, что универсальная газовая постоянная выражается как R Дж·моль⁻¹.^-1.K^-1Если в процессе температура газа повышается до 38,4/R Кельвина, а работа, совершаемая газом на расширение в расчете на кмоль, составляет 8,4 Дж, то начальный объем газа в расчете на кмоль равен…

А. 210 куб. см

Б. 225 куб. см

С. 235 см³

Д. 240 куб. см

Е. 250 куб. см

Обсуждение

Известно:

Давление (P) = 120 кПа = 120 000 Паскалей

Универсальная газовая постоянная = R

Температура (Т) = 38,4/Р

Работа (Вт) на киломоль = 8,4 Джоуля

Вопрос: Начальный объем (В)₁) на киломоль

Jawab:

Рассчитайте конечный объем (V).₂):

PV₂ = n RT

120 000 (В)₂) = R (38,4/R)

120 000 (В)₂) = 38,4

V₂ = 38,4 /120 000

V₂ = 0,00032

V₂ = 0,32 x 10^-3 m³/кмоль

V₂ = 0,32 x 10^-3 х 10⁶ cm³/кмоль

V₂ = 0,32 x 10³ cm³/кмоль

V₂ = 320 см³/кмоль

V₂ = 320 см³/кмоль

Рассчитайте начальный объем (V).₁):

W = P (V₂ - V₁)

8,4 = 120 х 10³ (0,32 х 10^-3 - V₁)

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

8,4 = 120 x 0,32 – (120 x 10)³ V₁)

8,4 = 38,4 – (120 x 10)³ V₁)

(120 х 10³ V₁) = 38,4 – 8,4

(120 х 10³ V₁) = 30

V₁ = 30 / (120 x 10³)

V₁ = 0,25 x 10^-3 m³

V₁ = 0,25 x 10^-3 х 10⁶ cm³

V₁ = 0,25 x 10³ cm³

V₁ = 250 см³

V₁ = 250 куб.

Правильный ответ — Е.

19. Аргон можно считать идеальным газом. Изначально газ обладает внутренней энергией E.₁ и температура Т₁Газ совершает работу W, выделяя энергию Q, и его конечная внутренняя энергия равна E._f и температура Т_fВеличина изменения энергии показана на изображении выше. Какой вывод можно сделать из этого процесса?

А. Газ подвергается изобарическому и Т-процессу._f < Т_i

В. Газ подвергается адиабатическому процессу, и Т_f < Т_i

C. Газ подвергается изохорическому и Т-процессу._f < Т_i

D. Газ подвергается изотермическому процессу, и T_f = Т_i

E. Газ подвергается изохорическому и T-процессу._f = Т_i

Обсуждение

Исходя из изображения, начальная энергия (E)_i) и конечная энергия (E)_f) не меняется, другими словами, изменение внутренняя энергия ничего не стоит. Формула для изменения внутренней энергии: ΔU = 3/2 N k ΔT

Исходя из этой формулы, если произойдет изменение внутренняя энергия Если изменение температуры равно нулю (ΔU=0), то и изменение температуры равно нулю (ΔT=0). Нулевое изменение температуры означает, что температура не изменяется. Если температура не изменяется, то газ подвергается изотермическому процессу.

Правильный ответ — D.

Источник вопроса:

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