Primeri vprašanj o kinetični teoriji plinov

19 primerov kinetične teorije plinov

1. Idealni plin v zaprti posodi ima na začetku tlak P in prostornino V. Če se tlak plina poveča na 4-kratnik prvotnega tlaka in prostornina plina ostane konstantna, je razmerje med začetno kinetično energijo in končno kinetično energijo plina ...
Razprava
Znano je :
Začetni tlak (P₁) = P
Končni tlak (P₂) = 4P
Začetni volumen (V₁) = V
Končni volumen (V₂) = V
Vprašal Primerjava začetne kinetične energije in končne kinetične energije (EK)₁ EK₂)
Jawab :
Razmerje med tlakom (P), prostornino (V) in kinetično energijo (EK) idealnega plina :
Primerjava začetne in končne kinetične energije :
2. Določite povprečno translacijsko kinetično energijo molekul plina pri temperaturi 57^oC!
Razprava
Znano je :
Temperatura plina (T) = 57^oC + 273 = 330 Kelvinov
Boltzmannova konstanta (k) = 1,38 x 10^-23 Joule/Kelvin
Vprašal Povprečna translacijska kinetična energija
Jawab :
Razmerje med kinetična energija in temperatura plina :
Povprečna translacijska kinetična energija :
3. Plin pri temperaturi 27^oC je v zaprti posodi. Da bi povečali njegovo kinetično energijo na dvakratnik prvotne kinetične energije, je treba plin segreti na temperaturo ...
Razprava
Znano je :
Začetna temperatura (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K
Začetna kinetična energija = EK
Končna kinetična energija = 4 EK
Vprašal Končna temperatura (T₂)
Jawab :
Končna temperatura plina je 600 K ali 327^oC.

4. Idealni plin se nahaja v zaprtem prostoru. Idealni plin se segrevamo, dokler se povprečna hitrost delcev plina ne poveča na 3-kratnik začetne hitrosti. Če je začetna temperatura plina 27^oC, potem je končna temperatura idealnega plina ...
Razprava
Znano je :
Začetna temperatura = 27^oC + 273 = 300 Kelvinov
Začetna hitrost = v
Končna hitrost = 2v
Vprašal Končna temperatura idealnega plina
Jawab :

Končna povprečna hitrost = 2 x Začetna povprečna hitrost

5. V prostoru s prostornino 36 litrov so trije moli plina. Vsaka molekula plina ima kinetično energijo 5 x 10^-21 Joule. Univerzalna plinska konstanta = 8,315 J/mol.K in Boltzmannova konstanta = 1,38 x 10^-23 J/K. Izračunaj tlak plina v prostoru!
Razprava
Znano je :
Število molov (n) = 3 mol
Prostornina = 36 litrov = 36 dm³ = 36 x 10^-3 m³
Boltzmannova konstanta (k) = 1,38 x 10^-23 J/K
Kinetična energija (EK) = 5 x 10^-21 Joule
Univerzalna plinska konstanta (R) = 8,315 J/mol·K
Vprašal tlak plina (P)
Jawab :
Izračunajte temperaturo (T) z uporabo formule za kinetično energijo plina in temperaturo:

Izračunajte tlak plina z uporabo formule zakona idealnega plina (v številu molov, n):

Tlak plina je 1,67 x 10⁵ Pascal ali 1,67 atmosfere.

6. V zaprti posodi se prostornina plina razširi na 2-kratnik začetne prostornine (V_o = začetni volumen, P_o = začetni tlak) in temperatura plina se poveča na 4-kratnik prvotne. Tlak plina postane ...
A.P._o
B. 2 P_o
C. 4 P_o
D. 6 P_o
E. 8 P_o
Razprava
Znano je, da:
Začetna prostornina plina (V₁) = V_o
Končna prostornina plina (V₂) = 2V_o
Začetna temperatura plina (T₁) = T
Končna temperatura plina (T₂) = 4T
Začetni tlak plina (P₁) = P_o
Vprašano: Končni tlak plina (P₂)
Odgovor:

Pravilen odgovor je B.

7. Določena količina idealnega plina se izotermično spremeni, tako da tlak postane dvakrat večji od prvotnega tlaka, nato pa se prostornina poveča ...
A. 4-krat original
B. še 2-krat
C. ½-kratnik originala
D. ¼-kratnik originala
E. še vedno
Razprava
Izotermno = konstantna temperatura
Znano je, da:
Začetna prostornina plina (V₁) = V
Začetni tlak plina (P₁) = P
Končni tlak plina (P₂) = 2P
Vprašano: Končna prostornina plina (V₂)
Odgovor:
P₁ V₁ = P₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ V
Pravilen odgovor je C.

8. V zaprti posodi se prostornina plina razširi na 2-kratnik začetne prostornine (V_o = začetni volumen, P_o = začetni tlak) in temperatura plina se poveča na 4-kratnik prvotne. Tlak plina postane ...

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

Razprava
Znano je :
Začetna prostornina plina (V₁) = V_o
Končna prostornina plina (V₂) = 2V_o
Začetna temperatura plina (T₁) = T
Končna temperatura plina (T₂) = 4T
Začetni tlak plina (P₁) = P_o
Vprašal Končni tlak plina (P₂)
Jawab :
Pravilen odgovor je B.

9. Določena količina idealnega plina se izotermično spremeni, tako da tlak postane dvakrat večji od prvotnega tlaka, nato pa se prostornina poveča ...

A. 4-krat original
B. še 2-krat
C. ½-kratnik originala
D. ¼-kratnik originala
E. še vedno

Razprava
Izotermno = konstantna temperatura
Znano je :
Začetna prostornina plina (V₁) = V
Začetni tlak plina (P₁) = P
Končni tlak plina (P₂) = 2P
Vprašal Končna prostornina plina (V₂)
Jawab :
P₁ V₁ = P₂ V₂
PV = (2P) V₂
V = (2) V₂
V₂ = V / 2
V₂ = ½ V
Pravilen odgovor je C.

10. Idealni tlak plina v zaprtem prostoru ob steni cevi je formuliran kot:

P = ^2N/_3V EK

P = tlak (Pa)

N = število molekul plina (delcev)

V = prostornina plina

EK = povprečna kinetična energija molekul (J).

Pravilna trditev glede zgornje formulacije je ...

A. Tlak plina ob steni je odvisen od števila molekul na enoto prostornine.

B. Kinetična energija plina ni odvisna od tlaka, ki ga molekule izvajajo na stene.

C. Prostornina plina v jeklenki se ne spremeni, če se spremeni tlak plina.

D. Število molekul plina se zmanjša, zato se bo kinetična energija molekul povečala.

E. Prostornina plina se poveča, zato se poveča tudi število molekul plina.

Razprava

Komora je zaprta, tako da se volumen plina v cevi ne spremeni, tudi če se tlak plina spremeni.

Pravilen odgovor je C.

11. Tlak idealnega plina v zaprtem prostoru ob stenah cevi je formuliran kot P = (2N / 3V) EK. P = tlak (Pa), N = število molekul (delcev) plina in EK je povprečna kinetična energija molekul (J). Na podlagi te enačbe je pravilna trditev ...

A. Tlak plina ob steni je odvisen od povprečne kinetične energije molekul.

B. Kinetična energija plina je odvisna od tlaka, ki ga molekule izvajajo na stene.

C. Temperatura plina v cevi se bo spremenila, če se spremeni tlak plina.

D. Če se število molekul plina zmanjša, se bo zmanjšala tudi kinetična energija molekul.

E. Če se prostornina plina poveča, se bo tlak plina zmanjšal.

Razprava

Znano je, da:

Formula za tlak: P = (2N / 3V) EK

P = tlak

N = število molekul plinskih delcev

V = prostornina plina

EK = povprečna kinetična energija

P je neposredno sorazmeren z N in EK

P je obratno sorazmeren z V

N je neposredno sorazmeren z volumnom

N je obratno sorazmeren z EK

Vprašano: Pravilna izjava

Odgovor:

A je napačen, ker je na podlagi zgornje formule tlak plina (P) odvisen od kinetične energije, ne od povprečne kinetične energije.

B je napačen, ker je tlak odvisen od kinetične energije plina, ne obratno.

C je napačen, ker glede na zgornjo formulo temperatura ni odvisna od tlaka.

D je napačen, ker je N obratno sorazmeren z EK, kar pomeni, da če je N velik, je tudi EK velik.

E je pravilen, ker je tlak (P) obratno sorazmeren z volumnom (V).

Pravilen odgovor je E.

12. Če idealni plin v posodi stisnemo (pod pritiskom), bo plin doživel ...

A. Zmanjšanje hitrosti delcev

B. Znižanje temperature

C. Zvišanje temperature

D. Dodajanje plinskih delcev

E. Zmanjšanje delcev plina

Razprava

Zakon idealnega plina (v molih) :

PV = nRT

Zakon idealnega plina (v številu molekul) :

PV = NkT

Razmerje med kinetično energijo in temperaturo plina :

EK = 3/2 kT

Informacije:

P = tlak, V = prostornina, T = temperatura, n = število molov, N = število molekul, R = univerzalna plinska konstanta, k = Boltzmannova konstanta

Na podlagi zgornjih treh formul je mogoče sklepati naslednje:

– Če plin stisnemo, se volumen (V) plina zmanjša.

– Če se volumen (V) plina zmanjša, se tlak (P) plina poveča in temperatura (T) plina se poveča.

– Prostor je zaprt (V je konstanten), zato se število molov plina (n) in število delcev plina (N) ne spreminjata.

– Če se temperatura (T) plina poveča, se poveča kinetična energija (EK) plina. Če se kinetična energija plina poveča, se poveča hitrost gibanja delcev plina (EK = ½ mv)², v = hitrost).

Pravilen odgovor je C.

13. Količina idealnega plina v zaprti cevki se izohorično segreva, tako da se njena temperatura štirikrat poveča začetno temperaturo. Povprečna kinetična energija molekul idealnega plina je….

A. ¼-kratnik originala

B. ½-kratnik originala

C. Enako kot prej

D. še 2-krat

E. 4-krat originalno

Razprava

Izohorično = konstanten volumen

Razmerje med povprečno kinetično energijo (EK) in temperaturo (T) plina je izraženo s spodnjo enačbo:

EK = 3/2 kT

Opis: EK = kinetična energija, T = temperatura, 3/2 = konstanta, k = Boltzmannova konstanta.

Na podlagi te formule je razvidno, da je kinetična energija neposredno sorazmerna s temperaturo. Torej, višja kot je temperatura, večja je kinetična energija. Če se temperatura početveri, se bo tudi kinetična energija početverila.

Pravilen odgovor je E.

14. Idealni plin s tlakom P in prostornino V v zaprtem prostoru. Če se tlak plina v prostoru zmanjša na 1/4 prvotne vrednosti pri konstantni prostornini, potem je razmerje kinetične energije pred in po zmanjšanju tlaka ...

A. 1 : 4

B. 1 : 2

C. 2 : 1

O. 4 : 1

E. 5 : 1

Razprava

Znano je :

Začetni volumen = V

Končni volumen = V

Začetni tlak plina = P

Končni tlak plina = ¼ P

Vprašal primerjava začetne kinetične energije in končne kinetične energije (EK)₁ EK₂)

Jawab :

Razmerje med tlakom (P), prostornino (V) in kinetično energijo (EK) plina:

Primerjava začetne in končne kinetične energije:

Pravilen odgovor je D.

15. Temperatura idealnega plina v cevi je formulirana kot EK = 3/2 kT, kjer T predstavlja absolutno temperaturo in EK = povprečno kinetično energijo molekul plina. Na podlagi zgornje enačbe…

A. Višja kot je temperatura plina, manjša je njegova kinetična energija.

B. Višja kot je temperatura plina, počasneje se gibljejo delci plina.

C. Višja kot je temperatura plina, hitreje se gibljejo delci plina.

D. Temperatura plina je obratno sorazmerna s kinetično energijo plina

E. Temperatura plina ne vpliva na gibanje delcev plina.

Razprava

Na podlagi zgornje formule je temperatura neposredno sorazmerna s kinetično energijo. Višja kot je temperatura, večja je kinetična energija. Kinetična energija je sorazmerna s hitrostjo gibanja plinskih delcev (EK = ½ mv).², kjer je EK = kinetična energija, v = hitrost). Večja kot je kinetična energija, hitreje se gibljejo delci plina.

Pravilen odgovor je C.

7. Dejavniki, ki vplivajo na kinetično energijo plina v zaprtem prostoru:

(1) tlak

(2) prostornina

(3) temperatura

(4) vrste snovi

Pravilna izjava je….

A. (1) in (2)

B. (1) in (3)

C. (1) in (4)

Samo D. (2)

Samo E. (3)

Razprava

Prostor je zaprt, zato je volumen plina konstanten, volumen plina pa ne vpliva na kinetično energijo.

Pravilen odgovor je B.

16. Bodite pozorni na naslednjo izjavo!

(1) Število delcev plina se poveča

(2) Število molov se zmanjša

(3) Temperatura se zviša

(4) Povečana glasnost

Dejavniki, ki lahko povečajo tlak plina v zaprtem prostoru, so označeni s številko ...

Razprava

Enačba za tlak plina v zaprtem prostoru:

Informacije:

P = tlak, N = število molekul plina, m = masa, v = povprečna hitrost molekul, V = prostornina posode, n = število molov.

Na podlagi zgornje enačbe,

Če se število delcev plina (N) poveča, se tlak plina (P) poveča.

Če se število molov (n) zmanjša, se zmanjša tudi tlak plina (P).

Če se temperatura (T) poveča, se poveča tudi tlak plina (P).

Če se prostornina (V) poveča, se tlak plina (P) zmanjša.

Torej sta dejavnika, ki lahko povečata tlak plina v zaprtem prostoru, 1 in 3.

17. Argonov plin je v zaprtem prostoru, ko se temperatura spremeni na 2-kratnik prvotne, se hitrost gibanja delcev argona spremeni na ...-kratnik prvotne.

Razprava

Znano je:

Začetna temperatura = T

Končna temperatura = 2T

Začetna hitrost = v

Vprašano: Končna hitrost = ….v

Džavab:

Formula za razmerje med hitrostjo, povprečno kinetično energijo in temperaturo plina:

Informacije:

v = hitrost, k = Bolztmannova konstanta, T = temperatura, m = masa

Začetna hitrost:

Predpostavimo, da je k = 1, T = 1 in m = 1.

Če je končna temperatura = 2, potem je končna hitrost:

Končna hitrost = √2-kratnik prvotne.

18. Količina idealnega monatomskega plina ima sprva tlak 120 kPa. Nato se plin segreva pri konstantnem tlaku, tako da se širi. Predpostavimo, da je univerzalna plinska konstanta izražena kot R J·mol^-1.K^-1Če se med tem temperatura plina dvigne na 38,4/R Kelvina in je delo na kmol, ki ga plin opravi pri širjenju, 8,4 J, potem je začetni volumen plina na kmol ...

A. 210 cm³

B. 225 cm³

Cca 235 cm³

D. 240 cm³

E. 250 cm³

Razprava

Znano je:

Tlak (P) = 120 kPa = 120.000 Pascalov

Univerzalna plinska konstanta = R

Temperatura (T) = 38,4/R

Delo (W) na kilomol = 8,4 Joula

Vprašano: Začetni volumen (V₁) na kilomol

Džavab:

Izračunajte končni volumen (V₂):

PV₂ = n RT

120.000 (V)₂) = R (38,4/R)

120.000 (V)₂) = 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

Izračunajte začetni volumen (V₁):

W = P(V)₂ - V₁)

8,4 = 120x10³ (0,32 x 10^-3 - V₁)

8,4 = 120x10³ x 0,32 x 10^-3 – (120 x 10³ V₁)

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

Pravilen odgovor je E.

19. Argon lahko štejemo za idealen plin. Plin ima na začetku notranjo energijo E.₁ in temperatura T₁Plin opravi proces z delom W, pri čemer sprosti energijo v vrednosti Q, končno stanje notranje energije pa je E._f in temperatura T_fVelikost spremembe energije je prikazana na zgornji sliki. Kakšen je zaključek tega procesa?

A. Plin se podvrže izobaričnemu in T procesu_f < T_i

B. Plin se adiabatno razgradi in T_f < T_i

C. Plin se podvrže izohoričnemu in T procesu_f < T_i

D. Plin se podvrže izotermnemu procesu in T_f = T._i

E. Plin se podvrže izohoričnemu in T procesu_f = T._i

Razprava

Glede na sliko je začetna energija (E_i) in končna energija (E_f) se ne spremeni, z drugimi besedami, sprememba notranja energija je vreden nič. Formula za spremembe notranje energije: ΔU = 3/2 N k ΔT

Na podlagi te formule, če se sprememba notranja energija nič (ΔU=0), potem je tudi sprememba temperature nič (ΔT=0). Ničelna sprememba temperature pomeni, da se temperatura ne spremeni. Če se temperatura ne spremeni, potem plin izvaja izotermičen proces.

Pravilen odgovor je D.

Vir vprašanja:

Vprašanja iz fizike za nacionalni izpit za višjo srednjo šolo/poklicno srednjo šolo