Примери питања из термодинамике

20 примера питања из термодинамике

Термодинамички процес

1. У термодинамици, идеалан гас подлеже изотермном процесу ако…

А. промене у гасовитом стању, температура увек остаје константна

Б. сви молекули се крећу различитим брзинама

C. Сва гасна стања увек мењају температуру

Д. на високим температурама брзина молекула је већа

Е. притисак и запремина гаса се не мењају

Пембахасан

Изотермно или изотермно значи константна температура.

Тачан одговор је А.

2. Сви идеални гасови пролазе кроз изохорни процес, тако да...

А. сви молекули имају исту брзину

Б. на високим температурама просечна брзина молекула је већа

Притисак гаса C. остаје константан

Д. гас ће обавити рад

Е. нема унутрашњу енергију

Пембахасан

Изохорно = константна запремина.

Тачан одговор је Б.

3. Тачна изјава о термодинамичким процесима је…

A. Изобарни је процес промене гаса при константном притиску.

Б. Изобарно је процес промене гаса на константној температури.

C. Изохорски је процес промене гаса при константном притиску.

Д. изотерма је процес промене гаса при константној запремини.

Е. Изохорски је процес промене гаса на константној температури.

Пембахасан

Изобарни = константан притисак

Изохорно = константна запремина

Изотермно = константна температура

Тачан одговор је А.

Први закон термодинамике

4. Из PV графика испод, количина рада гаса у процесима I и II је пропорционална као...

А. 4:3

Б. 3:4

Ц. 2:3

Д. 1:2

Е. 1:1

Пембахасан

Познато је да:

Процес 1:

Притисак (P) = 20 N/ ^m²

Почетна запремина (V1 ⁾ ₌ 10 литара = 10 dm3 ⁼ 10 x ^10⁻³ m3

Коначна запремина (V² ⁾ ₌ 40 литара = 40 dm³ ⁼ 40 x ^10⁻³ m³

Процес 2:

Притисак (P) = 15 N/ ^m²

Почетна запремина (V1 ⁾ ₌ 20 литара = 20 dm3 ⁼ 20 x ^10⁻³ m3

Коначна запремина (V² ⁾ ₌ 60 литара = 60 dm³ ⁼ 60 x ^10⁻³ m³

Питао/ла:

Јаваб :

Гасни рад у току I:

W = P ΔV = P (V ₂ –V ₁ ) = (20)(40-10)(10 ^-3 м ³ ) = (20)(30)(10 ^-3 м ³ ) = (600)(10 ^-3 м ³ ) = 0,6 м ³

Радови на гасу у току II:

W = P ΔV = P (V ₂ –V ₁ ) = (15)(60-20)(10 ^-3 м ³ ) = (15)(40)(10 ^-3 м ³ ) = (600)(10 ^-3 м ³ ) = 0,6 м ³

Поређење рада гаса у процесима I и II:

0,6 м³ ^: 0,6 ^м³

1 : 1

Тачан одговор је Е.

5. Из P – V графика, количина рада гаса у процесима I и II је пропорционална као...

А. 4:3

Б. 3:4

Ц. 2:3

Д. 1:2

Е. 1:1

Пембахасан

Познато је да:

Процес I:

Притисак (P) = 20 Паскала

Запремина 1 (V ₁ ) = 10 литара

Запремина 2 (V ₂ ) = 40 литара

Процес II:

Притисак (P) = 15 Паскала

Запремина 1 (V ₁ ) = 20 литара

Запремина 2 (V ₂ ) = 60 литара

Питање: Поређење рада гаса у процесима I и II

Јаваб :

Термодинамички процес заснован на горњем графикону је изобарни процес (константан притисак).

Рад који је гас извршио у процесу I:

W = P ( _V² – _V¹ )

Ш = (20)(40 – 10)

Ш = (20)(30)

В = 600

Рад који гас обавља у процесу II:

W = P ( _V² – _V¹ )

Ш = (15)(60 – 20)

Ш = (15)(40)

В = 600

Поређење рада гаса у процесима I и II:

600 : 600

1 : 1

Тачан одговор је Е.

6. Хелијум се загрева према PV графику испод. Рад који хелијум обавља у AB процесу је...

А. КСНУМКС џул

Б. 10 џула

C. 8 џула

D. 4 џула

Е. 2 џула

Пембахасан

Познато је да :

Притисак (P) = 2 x 10⁶ ^N /m² ⁼ 2 x ^10⁶ Паскал

Почетна запремина (V1 ⁾ ₌ 5 cm3 ⁼ 5 x ^10⁻⁶ m3

Коначна запремина (V² ⁾ ₌ 15 cm³ ⁼ 15 x ^10⁻⁶ m³

Питање : Рад који гас обавља у AB процесу

Одговор :

W = ∆P ∆V

W = P ( _V² – _V¹ )

W = (2 x 10⁶ ⁾ (15 x ^10⁻⁶ – 5 x ^10⁻⁶ )

W = (2 x 10⁶ ⁾ (10 x ^10⁻⁶ ) = (2 x ^10⁶ )(1 x ^10⁻⁶ )

W = 2 џула

Тачан одговор је Е.

7. Погледајте слику! Идеалан гас пролази кроз процес промене притиска (P) у запремину (V). Рад који гас обавља у овом процесу је…

A. 20 џула

Б. 15 џула

C. 10 џула

D. 5 џула

Е. 4 џула

Пембахасан

Познато је да :

Почетни притисак (P1 ₎ = 4 Pa ​​​​= 4 N/ ^m2

Коначни притисак (P² ₎ = 6 Pa = 6 N/ ^m²

Почетна запремина (V1 ₎ = 2 ^m3

Коначна запремина (V² ₎ = 4 ^m³

Тражи се : Рад који обавља гас (W)

Одговор :

Рад који је извршио гас = површина испод криве ab.

W = површина троугла + површина правоугаоника

П = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)

Ш = ½ (2)(2) + 4(2)

Ш = 2 + 8

W = 10 џула

Тачан одговор је Е.

8. Идеалан гас пролази кроз затворени процес A → B → C → A. У циклусу, гас врши рад који износи….

A. -КСНУМКС КСНУМКС х³ J

Б. − 5,5 x ^10³ Ј

C. − 8,0 x ^10⁶ J

D. 2,0 x ^10⁶ J

Е. 4,0 x ^10⁶ Ј

Пембахасан

Рад (W) = површина криве (површина троугла унутар линије означене стрелицом).

W = ½ (20-10)(6 x 10⁻ ^– 2 x ^10⁻ )

W = ½ (10)(4 x ^10⁶ )

W = (5)(4 x ^10⁶ )

W = 20 x 10⁶ ⁼ 2 x ^10⁶ џула

Тачан одговор је Д.

Топлотни мотор

9. Машина апсорбује 2.000 џула топлоте из резервоара високе температуре и одводи 1.200 џула у резервоар ниске температуре. Ефикасност машине је ….

А. 80%

Б. 75%

C. 60%

Д. 50%

Е. 40%

Пембахасан

Познато је да:

Апсорбована топлота (QH ₎ = 2000 џула

Ослобођена топлота (QL ₎ = 1200 џула

Рад који машина производи (W) = 2000 – 1200 = 800 џула

Питање : Коефицијент корисне ефикасности топлотног мотора (e)

Одговор :

Формула за ефикасност топлотног мотора:

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

Тачан одговор је Е.

Карноов мотор

10. Коефицијент корисности Карноовог мотора чији циклус апсорбује топлоту на температури од 960 К и одбацује топлоту на температури од 576 К је...

А. 40%

Б. 50%

C. 56%

Д. 60%

Е. 80%

Пембахасан

Познато је да :

Висока температура (TH ₎ = 960 K

Ниска температура (TL ₎ = 576 K

Питање : Корисност Карноовог мотора (e)

Одговор :

Коефицијент корисности Карноовог мотора је 0,4 x 100% = 40%

Тачан одговор је А.

11. На графику PV Карноовог мотора испод, W = 6.000 џула. Количина топлоте коју мотор ослобађа по циклусу је...

А. 2.250 џула

Б. 3.000 џула

C. 3.750 џула

D. 6.000 џула

Е. 9.600 џула

Пембахасан

Познато је да:

Рад (W) = 6000 џула

Висока температура (TH ₎ = 800 Келвина

Ниска температура (TL ₎ = 300 Келвина

Питање: П

Јаваб :

Коефицијент корисности идеалне топлотне машине (Карноов мотор):

Топлота коју апсорбује Карноов мотор:

W = e Q ₁

6000 = (0,625) _Q1

Q1 ₌ 6000 / 0,625

Q1 = ₉₆₀₀

Топлота коју ослобађа Карноов мотор:

Q2 = _Q1 – _W

Q2 = 9600 – ₆₀₀₀

Q² = 3600 _џула

Не постоји тачан одговор.

12. Карноов мотор са корисним дејством од 40% користи врући резервоар на температури од 727°C. Одредити температуру хладног резервоара!

А. 327°Ц

Б. 357°Ц

Ц. 400°Ц

Д. 600°Ц

И. 627°C

Пембахасан

Познато је да:

Ефикасност (е) = 40% = 40/100 = 0,4

Висока температура (TH ₎ = 727 ^° C + 273 = 1000 K

Питање: Одредити температуру хладног резервоара

Јаваб :

Температура резервоара је 600–273 = 327 ^° C

Тачан одговор је А.

13. P-V графикон Карноовог мотора изгледа као на следећој слици! Ако мотор апсорбује 800 Ј топлоте, онда је обављени рад…

А. 105,5 Ј

Б. 252,6 Ј

C. 336,6 J

Д. 466,7 Ј

Е. 636,7 Џ

Пембахасан

Познато је да:

Висока температура (TH ₎ = 600 Келвина

Ниска температура (TL ₎ = 250 Келвина

Апсорбована топлота (Q1 ₎ = 800 џула

Питање: Напор (W)

Јаваб :

Коефицијент корисности идеалне топлотне машине (Карноов мотор):

Уложени напори су:

W = e Q ₁

W = (7/12)(800 џула)

W = 466,7 џула

Тачан одговор је Д.

14. Карноов мотор ради на високој температури од 600 К, да би произвео механички рад. Ако мотор апсорбује 600 Ј топлоте на ниској температури од 400 К, онда је произведени рад….

А. 120 Ј

Б. 124 Ј

C. 135 J

Д. 148 Ј

Е. 200 Џ

Пембахасан

Познато је да :

Ниска температура (TL ₎ = 400 K

Висока температура (TH ₎ = 600 K

Апсорбована топлота (Q1 ₎ = 600 џула

Тражи се : Рад који производи Карноова машина (W)

Одговор :

Коефицијент корисности идеалне топлотне машине (Карноов мотор):

Рад који је извршио Карноов мотор:

W = e Q ₁

W = (1/3)(600) = 200 џула

Тачан одговор је Е.

Кинетичка теорија гасова и термодинамика

15. У резервоару се налази идеалан гас запремине 4 литра, температуре 27 ^o C и притиска 3 atm (1 atm = 10 ⁵ Nm ^-2 ). Гас се загрева при константном притиску до температуре од 87 ^o C. Топлотни капацитет гаса је 9 JK ^-1 . Коначна запремина гаса и промена унутрашње енергије гаса су респективно...

А. 4,2 литра, ΔU = 200 џула

Б. 4,4 литра, ΔU = 240 џула

C. 4,6 литара, ΔU = 280 џула

D. 4,8 литара, ΔU = 300 џула

E. 4,8 литара, ΔU = 360 џула

Пембахасан

Изобарни процес (константан притисак)

Познато је да:

Почетна запремина идеалног гаса (V1 ₎ = 4 литара

Почетна температура идеалног гаса (T1 ₎ = 27 ^° C + 273°C = 300°K

Коначна температура идеалног гаса (T2 ₎ = 87 ^° C + 273 = 360 K

Идеални притисак гаса (P) = 3 атм = 3 ^{x 10⁶} Nm⁻²

Топлотни капацитет гаса (C) = 9 JK ^-1

Питање: Коначна запремина гаса (V2 ₎ и промена унутрашње енергије гаса (ΔU)

Јаваб :

Израчунајте коначну запремину користећи формулу Шарловог закона (изобарни процес или константан притисак):

Промена јачине звука:

1 литар = 0,001 ^м³

Почетна запремина (V1 ₎ = 4 (0,001 м3 ⁾ = 0,004 ^м3

Коначна запремина (V² ₎ = 4,8 (0,001 м³ ⁾ = 0,0048 ^м³

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

Промене температуре:

Промена температуре (ΔT) = T² _– T¹ ₌ 360 K – 300 K = 60 K

Израчунајте промену унутрашње енергије (ΔU) идеалног гаса користећи формулу за Први закон термодинамике:

ΔУ = К – В

Опис: ΔU = промена унутрашње енергије, Q = топлота, W = рад.

Израчунајте рад (W) при константном притиску:

W = P ΔV = (3 x 10⁶ ⁾ ( 0,0008) = (3 x 10⁻ ⁾ ( 8) = (30)(8) = 240 џула

Израчунајте топлоту (Q) користећи формулу за топлотни капацитет (C):

C = Q / ΔT

К = (Ц)(ΔТ) = (9)(60) = 540 џула

Израчунајте промену унутрашње енергије:

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

Тачан одговор је Д.

16. У резервоару се налази 6 литара идеалног гаса са притиском од 2 атм (1 атм = 10 ⁵ Nm ^-2 ), температуре 27 ^° C. Гас се загрева на температуру од 77 ^° C при константном притиску. Ако је топлотни капацитет гаса 5 JK ^-1 , коначна запремина и промена унутрашње енергије гаса су респективно….

А. 8 литара; ΔU = 250 џула

Б. 8 литара; ΔU = 200 џула

C. 7 литара; ΔU = 100 џула

D. 7 литара; ΔU = 50 џула

E. 7 литара; ΔU = 20 џула

Пембахасан

Изобарни процес (константан притисак)

Познато је да:

Почетна запремина идеалног гаса (V1 ₎ = 6 литара

Почетна температура идеалног гаса (T1 ₎ = 27 ^° C + 273°C = 300°K

Коначна температура идеалног гаса (T2 ₎ = 77 ^° C + 273 = 350 K

Идеални притисак гаса (P) = 2 атм = 2 ^{x 10⁶} Nm⁻²

Топлотни капацитет гаса (C) = 5 JK ^-1

Питање: Коначна запремина гаса (V2 ₎ и промена унутрашње енергије гаса (ΔU)

Јаваб :

Израчунајте коначну запремину користећи формулу Шарловог закона (изобарни процес или константан притисак):

Промена јачине звука:

1 литар = 0,001 ^м³

Почетна запремина (V1 ₎ = 6 (0,001 м3 ⁾ = 0,006 ^м3

Коначна запремина (V² ) ₌ 7 (0,001 м³ ⁾ = 0,007 ^м³

Промена запремине ( ΔV) = V² _– V¹ ₌ 0,007 м³ ^– 0,006 м³ ⁼ 0,001 ^м³.

Промене температуре:

Промена температуре ( _ΔT ) = T² – T¹ ₌ 350 K – 300 K = 50 K

Израчунајте промену унутрашње енергије (ΔU) идеалног гаса користећи формулу за Први закон термодинамике:

ΔУ = К – В

Опис: ΔU = промена унутрашње енергије, Q = топлота, W = рад.

Израчунајте рад (W) при константном притиску:

W = P ΔV = (2 x 10⁶ ⁾ ( 0,001) = (2 x 10⁻ ⁾ (1 ) = (200)(1) = 200 џула

Израчунајте топлоту (Q) користећи формулу за топлотни капацитет (C):

C = Q / ΔT

К = (Ц)(ΔТ) = (5)(50) = 250 џула

Израчунајте промену унутрашње енергије:

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

Тачан одговор је Д.

Термодинамички процес

17. Погледајте графикон са стране и следеће тврдње!

(1) AB процес је изобарни и W = P (V₂ - В₁)

(2) Процес BC је адијабатски, и ΔU = Q

(3) Процес BC је изохоричан, и ΔU = Q

(4) CA процес је изотерман, а систем апсорбује топлоту.

Тачна изјава је…

А. (1) и (3)

Б. (1) и (4)

Ц. (2) и (3)

Д. (2) и (4)

Е. (3) и (4)

Пембахасан

(1 ) AB процес је изобарни и W = P ( _V2 – _V1 )

Изобарски = константан притисак. Константан притисак је означен правом линијом дуж P1 _од А до B. У овом процесу, притисак остаје константан, али долази до промене запремине тамо где се запремина повећава. Ако се запремина повећава, систем врши рад на околину, где је количина рада (W) резултат производа притиска (P) и промене запремине (ΔU).

(3) Процес BC је изохоричан, и ΔU = Q

Изохорно = константна запремина. Фиксна запремина је означена правом линијом дуж V² _од B до C. У овом процесу, запремина остаје константна, али долази до промене притиска тамо где се притисак повећава. Запремина је константна, тако да се не врши рад, где је W = 0. Формула за Први закон термодинамике је ΔU = Q – W, ​​где је ΔU = промена унутрашње енергије, Q = топлота и W = рад. Ако нема рада, онда је W = 0, па је ΔU = Q.

Тачан одговор је А.

18. Погледајте следећи график термодинамичког циклуса!

Из следеће изјаве:

(1) A – B = изохорно, рад зависи од промена температуре

(2) B – C = адијабатски, без промене топлоте

(3) B – C = изобарно, рад зависи од промена запремине

(4) C – A = процес се одвија уз напоре спољашњег система

Истина је…

А. (1) и (2)

Б. (1) и (3)

Ц. (2) и (3)

Д. (2) и (4)

Е. (3) и (4)

Пембахасан

(1) A – B = изохорно, рад зависи од промена температуре

Да, овај процес је изохоричан (константна запремина). Међутим, запремина остаје константна, тако да се не врши рад. Рад се врши када дође до промене запремине. Стога је ова изјава нетачна.

(3) B – C = изобарно, рад зависи од промена запремине

Изобарски = константан притисак. Константан притисак је означен правом линијом од B до C. У овом процесу долази до промене запремине система, при чему се запремина система повећава. Повећање запремине система значи да систем врши рад на околину.

(4) C – A = процес се одвија уз напоре спољашњег система

У овом процесу, запремина система се смањује, а притисак у систему се смањује. Смањење запремине система значи да околина врши рад на систем. Другим речима, рад се обавља споља.

Тачан одговор је Е.

Закони термодинамике

19. Погледајте слику! Идеалан гас пролази кроз процес промене притиска (P) у запремину (V). Рад који гас обавља у овом процесу је…
A. 20 џула
Б. 15 џула
C. 10 џула
D. 5 џула
Е. 4 џула
Пембахасан
познато је :
Почетни притисак (P₁) = 4 Па ​​= 4 Н/м²
Коначни притисак (P₂) = 6 Па ​​= 6 Н/м²
Почетна запремина (V₁) = 2 м³
Коначна запремина (V₂) = 4 м³
Питао Рад који је извршио гас (W)
Јаваб :
Рад који је извршио гас = површина испод криве ab.
W = површина троугла + површина правоугаоника
П = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
Ш = ½ (2)(2) + 4(2)
Ш = 2 + 8
W = 10 џула
Тачан одговор је Е.

20. Идеалан гас пролази кроз затворени процес A → B → C → A. У циклусу, гас обавља рад који износи….
А. −2,0 x 10³ J
Б. −5,5 x 10³ J
C. −8,0 x 10⁵ J
Д. 2,0 x 10⁶ J
Е. 4,0 x 10⁶ J
Пембахасан
Рад (W) = површина криве (површина троугла унутар линије означене стрелицом).
Ш = ½ (20-10)(6 x 10⁵ - 2 к 10⁵)
Ш = ½ (10)(4 x 10⁵)
W = (5)(4 x 10⁵)
Ш = 20 x 10⁵ = 2 к 10⁶ Јоуле
Тачан одговор је Д.

Извор питања:

Питања из физике за национални испит за средњу школу/стручну средњу школу