Przemiany gazowe. 4. Który z poniższych wykresów reprezentuje przemianę izobaryczną: 5. Który z poniższych wykresów obrazuje przemianę izochoryczną:

Transkrypt

1 Przemiany gazowe 1. Czy możliwa jest przemiana gazowa, w której temperatura i objętość pozostają stałe, a ciśnienie rośnie: a. nie b. jest możliwa dla par c. jest możliwa dla gazów doskonałych 2. W dwóch identycznych naczyniach znajdują się jednakowe masy dwóch gazów: wodoru i azotu. Temperatury obu gazów są takie same. Ile razy ciśnienie wodoru jest większe od ciśnienia azotu: a. oba ciśnienia są takie same b. 7 razy c. 14 razy 3. Który z poniższych wykresów reprezentuje przemianę izotermiczną: 4. Który z poniższych wykresów reprezentuje przemianę izobaryczną: 5. Który z poniższych wykresów obrazuje przemianę izochoryczną:

2 6. W przemianie zobrazowanej na wykresie i przebiegającej od A do B, ciepło jest: a. dostarczane do układu b. układ oddaje ciepło do otoczenia c. nie ma wymiany ciepła z otoczeniem 7. Jeden mol gazu zajmuje objętość V pod ciśnieniem p. W wyniku pewnej przemiany jego objętość wzrosła dwa razy, a ciśnienie zmalało 4 razy. Jak zmieniła się temperatura gazu: a. wzrosła 2 razy b. zmalała 2 razy c. zmalała 4 razy Energia gazu 8. Energia wewnętrzna gazu doskonałego zależy: a. od ciśnienia i temperatury b. tylko od temperatury c. od objętości i temperatury 9. Energia wewnętrzna gazu doskonałego U równa jest: a. U = nrt b. U = ncvt c. U = NRT (N - liczba cząstek rozważanej porcji gazu) 10. Praca W wykonana podczas przemiany gazowej równa jest: a. polu pod wykresem przemiany w zmiennych (V, p) b. polu pod wykresem przemiany w zmiennych (p, V) c. polu pod wykresem przemiany w zmiennych (p, T) 11. Praca W wykonana przez gaz w przemianie z poprzedniego zadania wynosi: a. W = pv b. W = 2pv c. W = 4pV 12. Oblicz ciepło pobrane przez jeden mol gazu w trzech przemianach prowadzących z tego samego stanu początkowego A(V, p) do tego samego stanu końcowego B(3V, 2p):

3 Cykle 13. Przemiana kołowa (cykl) składa się z dwóch izobar i dwóch izochor. Skrajne wartości objętości: V oraz 4V; skrajne wartości ciśnienia: p oraz 2p. Praca W wykonana przez gaz w jednym cyklu wynosi: a. pv b. - 3pV c. 3pV 14. Sprawność silnika Carnota pracującego między temperaturami 100 o C i 400 o C wynosi: a. 75% b. 45% c. 25% 15. Jeden silnik Carnota pracuje między temperaturami 0 o C i 100 o C, drugi - między temperaturami 400 o C i 500 o C. Który z nich ma większą sprawność: a. oba mają jednakową sprawność b. sprawność pierwszego jest mniejsza c. sprawność pierwszego jest większa blisko dwa razy 17. Silnik samochodowy o sprawności 32% wykonuje w jednym cyklu pracę 8 kj. Ile ciepła pobiera w tym czasie: a. 25 kj b. 6 kcal c. 50 kcal 18. Ile ciepła traci ten silnik w każdym cyklu: a. 17 kj b. 4 kcal c. 40 kcal

4 1. Podaj wzór potrzebny do przeliczenia skali Celsjusza na skalę Kelvina. Ilu stopniom Celsjusza odpowiada zero Kelvina? 2. Wyraź w bezwzględnej skali temperatury: a) 70 C, b) 327 C, c) 120 C, d) 27 C' 3. Podaj treśd zasady zachowania energii, wyjaśnij na dowolnym przykładzie. 4. Jakie przemiany energii zachodzą: a) w żarówce elektrycznej, b) w silniku elektrycznym, c) w prądnicy, d) w silniku spalinowym? 5. Podaj znane z techniki lub życia codziennego przykłady zamiany energii mechanicznej na energię wewnętrzną i odwrotnie. 6. Jakie znasz sposoby zwiększania energii wewnętrznej ciała? Podaj parę przykładów. 7. Podczas szlifowania, piłowania, wiercenia otworów, kucia przedmiotów ich temperatura wzrasta. Dlaczego? 8. Dlaczego w czasie pompowania dętki rowerowej pompka znacznie nagrzewa się? 9. Do budowy zewnętrznej powłoki samolotów naddźwiękowych i rakiet kosmicznych używa się specjalnych materiałów żaroodpornych. Dlaczego? 10. Układ wykonuje pracę i pobiera ciepło w wyniku czego jego energia wewnętrzna zmniejsza się. Jaki znak ma ciepło, praca i zmiana energii wewnętrznej? 11. Czy możliwe jest, aby ciało pobrało ciepło i jego energia wewnętrzna nie zmieniła się? Jeżeli tak, to kiedy? 12. Czy możliwe jest, aby układ wykonał pracę i jego energia wewnętrzna nie zmieniła się? 13. W pierwotnych czasach ogieo otrzymywano wskutek tarcia. Jakie przemiany energetyczne przy tym zachodziły? Zapisz I zasadę termodynamiki dla tego procesu. 14. Kowal uderza młotem w kawałek metalu, chłodząc go jednocześnie strumieniem powietrza. Temperatura metalu wzrasta nieznacznie. Napisz I zasadę termodynamiki dla tego przypadku. 15. Nabój do autosyfonu zawiera dwutlenek węgla pod dużym ciśnieniem. Dlaczego gwałtownie uwolniony z niego dwutlenek węgla znacznie obniża swoją temperaturę, a uwalniany powoli nie oziębia się? Zapisz I zasadę termodynamiki dla tych procesów. 16. Po naciśnięciu zaworu zbiornika z gazem pod ciśnieniem stwierdzamy, że wylatujący gaz ma niższą temperaturę. Napisz I zasadę termodynamiki dla tego przypadku. 17. Przy sprężaniu gazu wykonano pracę wykonano pracę W = 100 J. Energia wewnętrzna gazu wzrosła o U = 70 J. Ile ciepła wydzieliło się w tym procesie? Podaj znak (+,, 0), ciepła, pracy i zmiany energii wewnętrznej. 18. Gaz w cylindrze pod tłokiem otrzymał Q = 100 J ciepła. Energia gazu wzrosła U = 70 J. Ile pracy wykonał gaz? Podaj znak (+,, 0), ciepła, pracy i zmiany energii wewnętrznej. 19. Układ wykonał pracę równą 2000 J i oddał 500 J ciepła do otoczenia. Jak i o ile zmieniła się jego energia wewnętrzna? 20. W naczyniu z tłokiem znajduje się gaz. Oblicz pracę wykonaną przez ten gaz przy podnoszeniu tłoka, jeśli równocześnie gazowi dostarczono 1000 J ciepła, a ubytek energii wewnętrznej gazu wyniósł J. 21. Dwa kawałki żelaza o różnych masach spadały z tej samej wysokości w próżni. Zakładając, że przy uderzeniu o podłogę energia mechaniczna przekształciła się całkowicie w ich energię wewnętrzną, to jak zmieniła się temperatura obu kawałków? 22. kawałki ołowiu i żelaza o jednakowych masach spadały z tej samej wysokości w próżni. Zakładając, że przy uderzeniu o podłogę energia mechaniczna przekształciła się całkowicie w ich energię wewnętrzną, to jak zmieniła się temperatura obu kawałków? 23. Dwa kawałki ołowiu i żelaza o jednakowych masach spadały z tej samej wysokości w próżni. Zakładając, że przy uderzeniu o podłogę energia mechaniczna przekształciła się całkowicie w ich energię wewnętrzną, to jak zmieniła się temperatura obu kawałków? 24. Do dwóch naczyo nalano wody o tej samej temperaturze, lecz o różnych masach. Następnie oba naczynia z wodą ogrzano o jednakowe przyrosty temperatury. Czy przyrosty energii wewnętrznej obu wód będą takie same? Uzasadnij odpowiedź. 25. Dwa identyczne kawałki stali mają temperaturę początkową 20ºC. Podniesiono temperaturę obu kawałków do 50ºC przez pocieranie jednego z nich i ogrzanie palnikiem gazowym drugiego. Czy przyrosty energii wewnętrznej obydwu kawałków są takie same? Uzasadnij odpowiedź. 26. Jaka jest różnica temperatur wody u podstawy i u góry wodospadu o wysokości 120 m? c = 4200 J/(kg K), g = 10 m/s2 27. Jeżeli cała energia oddawana przy stygnięciu 1 kg wody od temperatury 373 K do 293 K zamieniłaby się na pracę, to jak wysoko można by podnieśd ciało o masie 1 kg kosztem tej energii? c = 4200 J/(kg K), g = 10 m/s2

5 28. Kula metalowa o masie m = 5 kg spada swobodnie z wysokości h = 3 m na płytę bardzo dużej masie. Podczas zderzenia energia wewnętrzna kuli i płyty wzrosła o U = 100 J. Obliczyd, jaką wysokośd po odbiciu osiągnie kula, jeżeli g = 10 m/s2? 29. Kiedy sprawnośd maszyny parowej jest większa: zimą czy latem? 30. Ile wynosi sprawnośd cyklu Carnota, dla którego źródłem ciepła jest wrząca woda, a chłodnicą mieszanina wody z lodem (przy ciśnieniu normalnym)? 31. Ile procent wynosi sprawnośd cyklu Carnota, jeżeli temperatura (w kelwinach) grzejnicy jest dwukrotnie wyższa od temperatury chłodnicy? 32. W pewnym silniku Carnota ciepło jest pobierane w temperaturze T1 = 400 K. Jaka powinna byd temperatura chłodnicy, aby sprawnośd tego silnika wynosiła η = 25%? 33. Temperatura (w kelwinach) chłodnicy cyklu Carnota jest równa ¼ temperatury źródła ciepła. Ile wynosi sprawnośd procentowa tego cyklu? 34. Podczas pracy pewnego silnika cieplnego 0,6 ciepła pobranego ze źródła zostało oddane chłodnicy. Ile wynosi sprawnośd tego silnika? 35. Jaka jest sprawnośd cyklu Carnota, w którym gaz wykonał pracę 2 kj i oddał chłodnicy ciepło w ilości 8 kj? 36. Silnik Carnota o sprawności η = 20% przekazał chłodnicy 8 kj ciepła. Jaką pracę wykonał przy tym silnik? 37. Pierwszy silnik Carnota pracuje między temperaturami 500 K i 250 K, a drugi między 300 K i 100 K. Który z nich ma większą sprawnośd? 38. Idealny silnik cieplny pracuje pomiędzy temperaturami t1 = 227ºC i t2 = 127ºC. W wyższej temperaturze pochłania on ciepło Q1 = 2, J. Jaką pracę wykonuje silnik w czasie jednego cyklu? 39. Gaz pracując w cyklu Carnota wykonał pracę W = 6 kj. Temperatura grzejnicy wynosi T1 = 500 K. Jaka ilośd ciepła została przekazana chłodnicy o temperaturze T2 = 300 K? 40. Silnik Carnota pracujący przy temperaturze źródła T1 = 500 K i temperaturze chłodnicy T2 = 300 K pobrał ze źródła ciepło Q1 = 10 kj. Jaką ilośd ciepła przekazał chłodnicy? 41. Idealny silnik cieplny kosztem 2 kj energii pobranej z nagrzewnicy wykonuje pracę 300 J. Jaka jest sprawnośd tego cyklu? Ile razy temperatura źródła jest większa od temperatury chłodnicy?