Termodinamik örnek soruları

Termodinamikle İlgili 20 Soru Örneği

Termodinamik Süreç

1. Termodinamikte, ideal bir gaz izotermal bir süreçten geçer eğer…

A. Gazın halindeki değişikliklerde sıcaklık her zaman sabit kalır.

B. Tüm moleküller farklı hızlarda hareket eder.

C. Tüm gaz hallerinde sıcaklık sürekli değişir.

D. Yüksek sıcaklıklarda moleküllerin hızı daha yüksektir.

E. Gaz basıncı ve hacmi değişmez.

Pembahasan

İzotermal veya izotermik, sabit sıcaklık anlamına gelir.

Doğru cevap A şıkkıdır.

2. Tüm ideal gazlar izokorik bir süreçten geçer, bu nedenle...

A. Tüm moleküllerin hızı aynıdır.

B. Yüksek sıcaklıklarda moleküllerin ortalama hızı daha yüksektir.

C. Gaz basıncı sabit kalır.

D. Gaz işini yapacak.

E'nin içsel enerjisi yoktur.

Pembahasan

İzokorik = sabit hacim.

Doğru cevap B şıkkıdır.

3. Termodinamik süreçlerle ilgili doğru ifade şudur…

A. İzobarik işlem, gazın sabit basınç altında değiştirilmesi işlemidir.

B. İzobarik işlem, gazın sabit sıcaklıkta değiştirilmesi işlemidir.

C. İzokorik, sabit basınç altında gazın değişim sürecidir.

D. İzoterm, sabit hacimde gazın değişim sürecidir.

E. İzokorik, sabit sıcaklıkta gazın değişim sürecidir.

Pembahasan

İzobarik = sabit basınç

İzokorik = sabit hacim

İzotermal = sabit sıcaklık

Doğru cevap A şıkkıdır.

Termodinamiğin Birinci Yasası

4. Aşağıdaki PV grafiğinden, I ve II süreçlerindeki gaz işi miktarı şu orandadır...

A. 4 : 3

B. 3 : 4

C. 2 : 3

D. 1 : 2

E. 1 : 1

Pembahasan

Şunlar bilinmektedir:

Süreç 1:

Basınç (P) = 20 N/ ^m²

Başlangıç ​​hacmi (V1 ⁾ ₌ 10 litre = 10 dm³ ⁼ 10 x ^10⁻³ m³

Son hacim (V₂ ⁾ ₌ 40 litre = 40 dm³ ⁼ 40 x ^10⁻³ m³

Süreç 2:

Basınç (P) = 15 N/ ^m²

Başlangıç ​​hacmi (V1 ⁾ ₌ 20 litre = 20 dm³ ⁼ 20 x ^10⁻³ m³

Son hacim (V₂ ⁾ ₌ 60 litre = 60 dm³ ⁼ 60 x ^10⁻³ m³

Soruldu:

Cevap :

Gaz işleme aşamasında I:

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

Gaz işleme süreci II:

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

I ve II numaralı süreçlerdeki gaz işinin karşılaştırılması:

0,6 m³ ^: 0,6 ^m³

1: 1

Doğru cevap E şıkkıdır.

5. P-V grafiğinden, I ve II süreçlerindeki gaz işi miktarı şu orandadır...

A. 4 : 3

B. 3 : 4

C. 2 : 3

D. 1 : 2

E. 1 : 1

Pembahasan

Şunlar bilinmektedir:

Süreç I:

Basınç (P) = 20 Pascal

Hacim 1 (V ₁ ) = 10 litre

Hacim 2 (V ₂ ) = 40 litre

Süreç II:

Basınç (P) = 15 Pascal

Hacim 1 (V ₁ ) = 20 litre

Hacim 2 (V ₂ ) = 60 litre

Soru: I ve II süreçlerindeki gaz işinin karşılaştırılması

Cevap :

Yukarıdaki grafikte gösterilen termodinamik süreç, izobarik bir süreçtir (sabit basınç).

I. proseste gaz tarafından yapılan iş:

W = P (V ₂ – V ₁ )

W = (20)(40 – 10)

W = (20)(30)

B = 600

II. proseste gaz tarafından yapılan iş:

W = P (V ₂ – V ₁ )

W = (15)(60 – 20)

W = (15)(40)

B = 600

I ve II numaralı süreçlerdeki gaz işinin karşılaştırılması:

600: 600

1: 1

Doğru cevap E şıkkıdır.

6. Helyum gazı aşağıdaki PV grafiğine göre ısıtılıyor. AB işleminde helyum gazı tarafından yapılan iş...

A. 15 joule

B. 10 joule

C. 8 joule

D. 4 joule

E. 2 joule

Pembahasan

Şu bilinmektedir :

Basınç (P) = 2 x 10⁵ ^N /m² ⁼ 2 x ^10⁵ Pascal

Başlangıç ​​hacmi (V1 ⁾ ₌ 5 cm³ ⁼ 5 x ^10⁻⁶ m³

Son hacim (V₂ ⁾ ₌ 15 cm³ ⁼ 15 x ^10⁻⁶ m³

Soru : AB işleminde gaz tarafından yapılan iş nedir?

Cevap :

W = ∆P ∆V

W = P (V ₂ – V ₁ )

W = (2 x 10⁵ ⁾ (5 x 10⁻³ ^– 5 x ^10⁻³ )

W = (2 x 10⁵ ⁾ (10 x ^10⁻⁶ ) = (2 x ^10⁵ )(1 x ^10⁻⁵ )

W = 2 Joule

Doğru cevap E şıkkıdır.

7. Resme bakın! İdeal bir gaz, basıncı (P) hacme (V) dönüştürme sürecinden geçiyor. Bu süreçte gaz tarafından yapılan iş...

A. 20 Joule

B. 15 Joule

Yaklaşık 10 Joule

D. 5 Joule

4 Joule

Pembahasan

Şu bilinmektedir :

Başlangıç ​​basıncı (P1 ₎ = 4 Pa ​​= 4 N/ ^m²

Son basınç (P₂ ₎ = 6 Pa = 6 N/ ^m²

Başlangıç ​​hacmi (V ₁ ) = 2 m ³

Son hacim (V₂ ₎ = 4 ^m³

Aranıyor : Gazla yapılan iş (W)

Cevap :

Gazın yaptığı iş = ab eğrisinin altındaki alan.

W = üçgenin alanı + dikdörtgenin alanı

W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)

W = ½ (2)(2) + 4(2)

W = 2 + 8

W = 10 Joule

Doğru cevap E şıkkıdır.

8. İdeal bir gaz, A → B → C → A şeklinde kapalı bir süreçten geçmektedir. Bu döngüde gazın yaptığı işin miktarı…

A. -X 2,0 10³ J

B. − 5,5 x ^10³ J

C. − 8,0 x ^10⁵ J

D. 2,0 x ^10⁶ J

E. 4,0 x ^10⁶ J

Pembahasan

İş (W) = eğrinin alanı (okla işaretlenmiş çizgi içindeki üçgenin alanı).

W = ½ (20-10)(6 x 10 ⁵ – 2 x 10 ⁵ )

W = ½ (10)(4 x 10 ⁵ )

W = (5)(4 x 10 ⁵ )

W = 20 x 10⁵ ⁼ 2 x ^10⁶ Joule

Doğru cevap D şıkkıdır.

Isı Motoru

9. Bir makine yüksek sıcaklıktaki bir rezervuardan 2.000 Joule ısı emer ve düşük sıcaklıktaki bir rezervuara 1.200 Joule ısı verir. Makinenin verimliliği nedir?

A. %80

B. %75

C. %60

D. %50

E.%40

Pembahasan

Şunlar bilinmektedir:

Emilen ısı (Q _H ) = 2000 Joule

Açığa çıkan ısı (Q _L ) = 1200 Joule

Makinenin ürettiği iş (W) = 2000 – 1200 = 800 Joule

Soru : Isı motorunun verimliliği (e)

Cevap :

Isı motorunun verimlilik formülü:

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

Doğru cevap E şıkkıdır.

Carnot motoru

10. Isıyı 960 K sıcaklıkta emen ve 576 K sıcaklıkta atan bir Carnot motorunun çevriminin verimliliği nedir?

A. %40

B. %50

C. %56

D. %60

E.%80

Pembahasan

Şu bilinmektedir :

Yüksek sıcaklık (TH ₎ = 960 K

Düşük sıcaklık (TL ₎ = 576 K

Soru : Carnot motorunun verimliliği (e)

Cevap :

Carnot motorunun verimliliği 0,4 x 100% = 40%'tır.

Doğru cevap A şıkkıdır.

11. Aşağıdaki Carnot motorunun PV grafiğinde W = 6.000 Joule'dür. Motorun her çevrimde açığa çıkardığı ısı miktarı...

A. 2.250 joule

B. 3.000 joule

C. 3.750 joule

D. 6.000 joule

E. 9.600 joule

Pembahasan

Şunlar bilinmektedir:

İş (W) = 6000 Joule

Yüksek sıcaklık (TH ₎ = 800 Kelvin

Düşük sıcaklık (TL ₎ = 300 Kelvin

Sorulan soru: S

Cevap :

İdeal bir ısı motorunun (Carnot motorunun) verimliliği:

Carnot motoru tarafından emilen ısı:

W = e Q ₁

6000 = (0,625) Q ₁

Q ₁ = 6000 / 0,625

Q ₁ = 9600

Carnot motorunun açığa çıkardığı ısı:

Q ₂ = Q ₁ – W

Soru ₂ = 9600 – 6000

Q ₂ = 3600 Joule

Doğru cevap yok.

12. %40 verimliliğe sahip bir Carnot motoru, 727°C sıcaklıkta bir sıcak hazne kullanmaktadır. Soğuk haznenin sıcaklığını belirleyiniz!

A. 327°C

B. 357°C

C.400°C

D. 600°C

E. 627°C

Pembahasan

Şunlar bilinmektedir:

Verimlilik (e) = %40 = 40/100 = 0,4

Yüksek sıcaklık (TH ₎ = 727 ^° C + 273 = 1000 K

Soru: Soğuk haznenin sıcaklığını belirleyin.

Cevap :

Su deposunun sıcaklığı 600–273 = 327 ^° C'dir.

Doğru cevap A şıkkıdır.

13. Bir Carnot motorunun P-V grafiği aşağıdaki şekildedir! Motor 800 J ısı emerse, yapılan iş nedir?

A. 105,5 J

B. 252,6 J

C. 336,6 J

D. 466,7 J

E. 636,7 J

Pembahasan

Şunlar bilinmektedir:

Yüksek sıcaklık (TH ₎ = 600 Kelvin

Düşük sıcaklık (TL ₎ = 250 Kelvin

Emilen ısı (Q ₁ ) = 800 Joule

Sorulan: Çaba (W)

Cevap :

İdeal bir ısı motorunun (Carnot motorunun) verimliliği:

Yapılan çalışmalar şunlardır:

W = e Q ₁

W = (7/12)(800 Joule)

W = 466,7 Joule

Doğru cevap D şıkkıdır.

14. Bir Carnot motoru, mekanik iş üretmek için 600 K gibi yüksek bir sıcaklıkta çalışmaktadır. Motor 400 K gibi düşük bir sıcaklıkta 600 J ısı emerse, üretilen iş nedir?

A. 120 J

B. 124 J

C. 135 J

D. 148 J

E. 200 J

Pembahasan

Şu bilinmektedir :

Düşük sıcaklık (TL ₎ = 400 K

Yüksek sıcaklık (TH ₎ = 600 K

Emilen ısı (Q ₁ ) = 600 Joule

Aranıyor : Carnot motoru (W) tarafından üretilen eser

Cevap :

İdeal bir ısı motorunun (Carnot motorunun) verimliliği:

Carnot motorunun yaptığı iş:

W = e Q ₁

W = (1/3)(600) = 200 Joule

Doğru cevap E şıkkıdır.

Gazların Kinetik Teorisi ve Termodinamik

15. Bir tankta 4 litre hacimli, 27 ^° C sıcaklıkta ve 3 atm basınçta (1 atm = 10⁵ ^Nm⁻² ) ideal bir gaz bulunmaktadır. Gaz, sabit basınç altında 87 ^° C sıcaklığa kadar ısıtılmaktadır. ^Gazın ısı kapasitesi 9 JK⁻¹'dir ^. Gazın son hacmi ve iç enerjisindeki değişim sırasıyla...

A. 4,2 litre, ΔU = 200 Joule

B. 4,4 litre, ΔU = 240 Joule

C. 4,6 litre, ΔU = 280 Joule

D = 4,8 litre, ΔU = 300 Joule

E. 4,8 litre, ΔU = 360 Joule

Pembahasan

İzobarik işlem (sabit basınç)

Şunlar bilinmektedir:

İdeal bir gazın başlangıç ​​hacmi (V1 ₎ = 4 litre

İdeal bir gazın başlangıç ​​sıcaklığı (T ₁ ) = 27 ^o C + 273 = 300 K

İdeal gazın son sıcaklığı (T₂ ₎ = 87 ^° C + 273 = 360 K

^{İdeal gaz basıncı (} P) = 3 atm = 3 x ^10⁵ Nm⁻²

Gazın ısı kapasitesi (C) = 9 JK ^-1

Soru: Gazın son hacmi (V₂ ₎ ve gazın iç enerjisindeki değişim (ΔU)

Cevap :

Charles yasası formülünü kullanarak nihai hacmi hesaplayın (izobarik işlem veya sabit basınç):

Ses Seviyesi Değişikliği:

1 litre = 0,001 ^m³

Başlangıç ​​hacmi (V ₁ ) = 4 (0,001 m ³ ) = 0,004 m ³

Son hacim (V₂ ₎ = 4,8 (0,001 m³ ⁾ = 0,0048 ^m³

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

Sıcaklık Değişimleri:

Sıcaklık değişimi (ΔT) = T₂ _– T₁ ₌ 360 K – 300 K = 60 K

İdeal bir gazın iç enerjisindeki değişimi (ΔU), Termodinamiğin Birinci Yasası formülünü kullanarak hesaplayın:

ΔU = Q – W

Açıklama: ΔU = iç enerjideki değişim, Q = ısı, W = iş.

Sabit basınçta yapılan işi (W) hesaplayın:

W = P ΔV = (3 x 10 ⁵ )( 0,0008) = (3 x 10 ¹ )( 8) = (30)(8) = 240 Joule

Isı kapasitesi (C) formülünü kullanarak ısıyı (Q) hesaplayın:

C = Q / ΔT

Q = (C)(ΔT) = (9)(60) = 540 Joule

İç enerjideki değişimi hesaplayın:

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

Doğru cevap D şıkkıdır.

16. Bir tankta 2 atm basınçta (1 atm = 10⁵ Nm⁻²), 27 °C sıcaklıkta 6 litre ideal gaz bulunmaktadır. ^Gaz , sabit ^{basınçta 77 °} C sıcaklığa kadar ısıtılıyor . Gazın ısı kapasitesi 5 JK⁻¹ ise ^, gazın son hacmi ve iç enerjisindeki değişim sırasıyla nedir?

A. 8 litre; ΔU = 250 Joule

B. 8 litre; ΔU = 200 Joule

C. 7 litre; ΔU = 100 Joule

Hacim: 7 litre; Enerji Değişimi (ΔU) = 50 Joule

E. 7 litre; ΔU = 20 Joule

Pembahasan

İzobarik işlem (sabit basınç)

Şunlar bilinmektedir:

İdeal bir gazın başlangıç ​​hacmi (V1 ₎ = 6 litre

İdeal bir gazın başlangıç ​​sıcaklığı (T ₁ ) = 27 ^o C + 273 = 300 K

İdeal gazın son sıcaklığı (T₂ ₎ = 77 ^° C + 273 = 350 K

^{İdeal gaz basıncı (} P) = 2 atm = 2 x ^10⁵ Nm⁻²

Gazın ısı kapasitesi (C) = 5 JK ^-1

Soru: Gazın son hacmi (V₂ ₎ ve gazın iç enerjisindeki değişim (ΔU)

Cevap :

Charles yasası formülünü kullanarak nihai hacmi hesaplayın (izobarik işlem veya sabit basınç):

Ses Seviyesi Değişikliği:

1 litre = 0,001 ^m³

Başlangıç ​​hacmi (V ₁ ) = 6 (0,001 m ³ ) = 0,006 m ³

Son hacim (V₂ ) ₌ 7 (0,001 m³ ⁾ = 0,007 ^m³

Hacim değişimi ( ΔV) = V₂ _– V₁ ₌ 0,007 m³ ^– 0,006 m³ ⁼ 0,001 ^m³.

Sıcaklık Değişimleri:

Sıcaklık değişimi (ΔT) = T₂ – T₁ ₌ 350 K – 300 K = 50 _K

İdeal bir gazın iç enerjisindeki değişimi (ΔU), Termodinamiğin Birinci Yasası formülünü kullanarak hesaplayın:

ΔU = Q – W

Açıklama: ΔU = iç enerjideki değişim, Q = ısı, W = iş.

Sabit basınçta yapılan işi (W) hesaplayın:

W = P ΔV = (2 x 10 ⁵ )( 0,001) = (2 x 10 ² )(1 ) = (200)(1) = 200 Joule

Isı kapasitesi (C) formülünü kullanarak ısıyı (Q) hesaplayın:

C = Q / ΔT

Q = (C)(ΔT) = (5)(50) = 250 Joule

İç enerjideki değişimi hesaplayın:

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

Doğru cevap D şıkkıdır.

Termodinamik Süreç

17. Yandaki grafiğe ve aşağıdaki ifadelere bakın!

(1AB süreci izobariktir ve W = P (V₂ - V₁)

(2) BC süreci adyabatiktir ve ΔU = Q

(3) BC süreci izokoriktir ve ΔU = Q

(4) CA süreci izotermaldir ve sistem ısıyı emer.

Doğru ifade şudur…

A. (1) ve (3)

B. (1) ve (4)

C. (2) ve (3)

D. (2) ve (4)

E. (3) ve (4)

Pembahasan

(1 ) AB süreci izobariktir ve W = P (V ₂ – V ₁ )

İzobarik = sabit basınç. Sabit basınç, _A'dan B'ye P1 boyunca uzanan düz bir çizgi ile gösterilir. Bu süreçte basınç sabit kalır, ancak hacimde bir değişiklik olur; hacim artar. Hacim artarsa, sistem çevre üzerinde iş yapar; yapılan iş miktarı (W), basınç (P) ve hacimdeki değişimin (ΔU) çarpımının sonucudur.

(3) BC süreci izokoriktir ve ΔU = Q

_{İzokorik = sabit hacim. Sabit hacim, B'den C'ye V²} boyunca düz bir çizgi ile gösterilir. Bu süreçte hacim sabit kalır, ancak basınçta bir değişiklik olur ve basınç artar. Hacim sabit olduğundan iş yapılmaz, yani W = 0 olur. Termodinamiğin Birinci Yasasının formülü ΔU = Q – W'dir; burada ΔU = iç enerjideki değişim, Q = ısı ve W = iş. İş yapılmazsa W = 0 olur, dolayısıyla ΔU = Q.

Doğru cevap A şıkkıdır.

18 Aşağıdaki termodinamik çevrim grafiğine bakın!

Aşağıdaki ifadeden:

(1) A – B = izokorik, iş sıcaklıktaki değişikliklere bağlıdır

(2) B – C = adyabatik, ısı değişimi yok

(3) B – C = izobarik, iş hacimdeki değişikliklere bağlıdır

(4) C – A = süreç, sistemin dışından gelen çaba ile gerçekleşir

Gerçek şu ki…

A. (1) ve (2)

B. (1) ve (3)

C. (2) ve (3)

D. (2) ve (4)

E. (3) ve (4)

Pembahasan

(1) A – B = izokorik, iş sıcaklıktaki değişikliklere bağlıdır

Evet, bu süreç izokoriktir (sabit hacim). Ancak hacim sabit kaldığı için iş yapılmaz. Hacimde bir değişiklik olduğunda iş yapılır. Bu nedenle, bu ifade yanlıştır.

(3) B – C = izobarik, iş hacimdeki değişikliklere bağlıdır

İzobarik = sabit basınç. Sabit basınç, B'den C'ye uzanan düz bir çizgi ile gösterilir. Bu süreçte, sistemin hacminde bir değişiklik olur; sistemin hacmi artar. Sistemin hacmindeki artış, sistemin çevreye iş yaptığını gösterir.

(4) C – A = süreç, sistemin dışından gelen çaba ile gerçekleşir

Bu süreçte sistemin hacmi azalır ve sistem basıncı düşer. Sistem hacmindeki azalma, çevrenin sistem üzerinde iş yaptığını gösterir. Başka bir deyişle, dışarıdan iş yapılmaktadır.

Doğru cevap E şıkkıdır.

Termodinamik Kanunları

19. Resme bakın! İdeal bir gaz, basıncı (P) hacme (V) dönüştürme işlemine tabi tutuluyor. Bu işlemde gaz tarafından yapılan iş...
A. 20 Joule
B. 15 Joule
Yaklaşık 10 Joule
D. 5 Joule
4 Joule
Pembahasan
Bilinen :
Başlangıç ​​basıncı (P)₁) = 4 Pa ​​​​= 4 N/m²
Son basınç (P₂) = 6 Pa ​​​​= 6 N/m²
Başlangıç ​​hacmi (V)₁) = 2 metre³
Son cilt (V₂) = 4 metre³
Soruldu Gaz tarafından yapılan iş (W)
Cevab :
Gazın yaptığı iş = ab eğrisinin altındaki alan.
W = üçgenin alanı + dikdörtgenin alanı
W = ½ (6-4)(4-2) + 4(4-2)
W = ½ (2)(2) + 4(2)
W = 2 + 8
W = 10 Joule
Doğru cevap E şıkkıdır.

20. İdeal bir gaz, A → B → C → A şeklinde kapalı bir süreçten geçmektedir. Bu döngüde gazın yaptığı iş miktarı…
A. −2,0 x 10³ J
B. −5,5 x 10³ J
C. −8,0 x 10⁵ J
D. 2,0 x 10⁶ J
E. 4,0 x 10⁶ J
Pembahasan
İş (W) = eğrinin alanı (okla işaretlenmiş çizgi içindeki üçgenin alanı).
W = ½ (20-10)(6 x 10⁵ - 2 x 10⁵)
W = ½ (10)(4 x 10⁵)
W = (5)(4 x 10⁵)
W = 20 x 10⁵ = 2 x 10⁶ Jul
Doğru cevap D şıkkıdır.

Soru kaynağı:

Lise/Meslek Lisesi İçin Ulusal Fizik Sınavı Soruları