Тематический тест в 10-м классе по теме «Термодинамика»

Термодинамика

Время на выполнение заданий теста – 45 минут.

Вариант 1

Часть 1

Задания А 1 – А 11 содержат не более 7 вариантов ответа, только один из них верный. При выполнении заданий этой части рядом с номером выполненного вами задания (А 1 – А 12) поставьте букву соответствующую букве выбранного вами ответа.

А 1. При постоянном давлении 105 Па газ совершил работу 104 Дж. Как изменился объем газа в этом процессе?

А.  Не изменился

Б. Увеличился в 10 раз

В. Уменьшился в 10 раз

Г. Увеличился на 0,1 м3

Д.Уменьшился на 0,1 м3

Е. Увеличился на 10 м3

Ж. Уменьшился на 10 м3

А 2. Чему равно изменение внутренней энергии ΔU тела, если ему передано количество теплоты Q и внешние силы совершили над ним работу A ?

А.  Q

Б. А

В. Q + A

Г.  Q — A

Д.   A — Q

А 3. Каково соотношение между получаемым количеством теплоты Q и работой A’, совершаемой идеальным газом при изотермическом расширении?

А.  Q = A’

Б. Q > А’

В. Q < А’

Г.  Q = 0, A’ > 0

Д.   Q=0, A’ < 0

А 4.  Оцените максимальное значение КПД, которое может иметь тепловая машина с температурой нагревателя 727 оС и температурой холодильника 27 оС.

А. 70%

Б. 100%.

В. 30%

Г. ≈ 43%

Д. ≈ 96%

А 5. Газ адиабатно сжимается. Как изменяются при этом температура Tи давление ρ газа?

А.  T и ρ увеличиваются.

Б. T увеличивается, ρ уменьшается.

В. T уменьшается, ρ увеличивается.

Г. T и ρ уменьшаются.

Д. T остается неизменной, ρ увеличивается.

Е. T остается неизменной, ρ уменьшается

А 6.  Внутренней энергией тела называют

А.  кинетическую энергию хаотического движения частиц, из которых состоит тело

Б. энергию взаимодействия частиц тела

В. Сумму энергии хаотического движения частиц тела и энергии их взаимодействия.

Г.Сумму кинетической и потенциальной энергии тела, движущегося на некоторой высоте над поверхностью Земли.

А 7.  На ρT-диаграмме (рисунок 1) показан процесс изменения состояния идеального одноатомного газа. Газ отдает 50 кДж теплоты.

Рис. 1

Работа внешних сил равна

А.  0 кДж

Б. 25 кДж

В. 50 кДж

Г. 100 кДж

А 8. При работе двигателя внутреннего сгорания автомобиля энергия, выделившаяся при сгорании топлива,  

А. полностью превращается в механическую энергию автомобиля,

Б. частично превращается в механическую энергию автомобиля,

В. полностью превращается во внутреннюю энергию выхлопных газов,

Г. полностью превращается в кинетическую энергию выхлопных газов.

А 9. Какое из перечисленных ниже видов энергии входит в состав внутренней энергии тела?

1) Кинетическая энергия беспорядочного теплового движения атомов и молекул тела.

2) Потенциальная энергия взаимодействия атомов и молекул тела между собой.

3) Кинетическая энергия тела как целого относительно других тел.

4) Потенциальная энергия взаимодействия тела с другими телами.

А.  Только 1.    Б. Только 2.     В. Только 3.     Г. Только 4.         Д. 1 и 2.         Е.  3 и 4.        Ж. 2, 3 и 4.

А 10. Процесс изменения состояния идеального газа осуществляется таким образом, что работа A  внешних сил над газом оказывается в любой момент времени равной изменению внутренней энергии газа ΔU. Какой это процесс?

А. Изотермический.

Б. Адиабатный.

В. Изохорный.

Г. Изобарный.

Д. Это мог быть любой из названных в ответах А-Г процесс.

А 11. При самопроизвольно протекающих процессах в изолированной системе ее полная энергия не изменится. Изменяется ли с течением времени возможность использования этой энергии для получения полезной работы?

А. Не изменяется.

Б. Увеличивается.

В. Уменьшается.

Г. Может уменьшиться, а может увеличиться.

Часть 2

Выполните задание В 1 и впишите полученный ответ без записи решения.

В 1.  Какую работу совершают 2 моль идеального газа при изобарном нагревании на 1 К?

Часть 3

Задания С 1 – С 3 выполните с полной записью всех этапов решения. Полное правильное решение каждой задачи должно включать законы и формулы, применение которых необходимо и достаточно для решения задачи, а также математические преобразования, расчеты с численным ответом и, при необходимости, рисунок, поясняющий решение. При оформлении решения сначала запишите номер задания (С 1 и т.д.), а затем решение соответствующей задачи.

С 1.  Какую работу совершил 1 моль идеального одноатомного газа в ходе процесса, изображенного на рисунке 2, если его температура увеличилась при этом от Т1 до Т2? Какое количество теплоты получил газ?

С 2.  Моль идеального одноатомного газа (рисунок 3)  совершает процесс 1->2->3,  изображенный на диаграмме в переменных (T, V) частью параболы (1->2) и отрезком прямой линии (2->3). Найти отношение количества теплоты, полученной газом в этом процессе, к изменению его внутренней энергии.

С 3.  На диаграмме р V (рисунок 4) представлен замкнутый цикл, состоящий в общем случае из изохор, изобар и адиабат. Определите количество вещества, температуры -Т5, Т8, Т9, работу газа в каждом процессе и цикле, количество полученной и отданной теплоты за цикл, КПД цикла.

Ответы, решения, баллы.

Часть 1

№  п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Буква

Г

В

А

А

А

Г

Г

Б

Д

Б

В

Баллы

 

1

1

1

1

1

1

2

2

1

1

1

В1. 16,6 Дж. (4 балла)

Решение:

При изобарном расширении работа  A’ идеального газа равна произведению давления ρ газа на изменение ΔU его объема:

A’ = ρΔU

Из уравнения состояния идеального газа следует

ρΔU = νRΔT

Следовательно, работа A’ равна

A’ = νRΔT

A’ = 2 * 8,31 * 1 = 16,62 Дж

С1. A = R(T2 — T1

 ( 6 баллов)

Решение:

Уравнение процесса имеет вид  V = γT, где γ= const.Из уравнения Менделеева-Клапейрона ρV = RT  тогда следует, что данный процесс происходит при постоянном давлении . Поэтому для работы газа имеем:

Изменение внутренней энергии 1 моля идеального одноатомного газа 

Таким образом, количество теплоты, которое получил газ:

С1. 22/15, (6 баллов)

Решение:

Участок 1->2 (рисунок 3) в плоскости (T, V)  — парабола вида T = γV2, причем

С учетом уравнения Менделеева–Клапейрона  ρV = RΔT, получим

т.е. в плоскости (р, V) (рисунок 5)  процесс 1 -> 2 имеет вид отрезка прямой, причем

откуда .

Аналогично, для процесса 2 ->3  имеем:

Работа газа в процессе  1 -> 2 -> 3 :

Изменение внутренней энергии в процессе 1 -> 2 -> 3 :

Отсюда отношение количества теплоты, полученного газом в этом процессе к изменению его внутренней энергии:

С3. T5 = 199 K, T8 = 916 K, T9 = 591 K, υ = 0,35 моль, A’5-6 = 0, A’6-8 = 906 Дж, A’8-9 = 1418 Дж, A’9-5 = -1134 Дж, A’цикла = 1190 Дж, Q2 = -2844 Дж, η = 29% (6 баллов)

Решение:

Найдем количество вещества и температуры T5, T8, T9, используя уравнение Менделеева–Клапейрона 

Рассмотрим каждый процесс отдельно. Определим работу газа в каждом процессе и цикле, количество теплоты полученной и отданной за цикл применяя первый закон термодинамики:

ΔQ = ΔU + A’

5-6: изохорное нагревание, ΔV = 0

6-8: изобарное расширение

8-9: адиабатное  расширение, Q =0

6-8: изобарное сжатие.

A9-5 = P5(V5-V9) = -1134 Дж

Работа газа за цикл, равна сумме работ в каждом процессе

A’цикла = A’6-8 + A’9-5 + A’5-6 + A’8-9 = 1190 Дж

Количество теплоты полученное за цикл от нагревателя

Q1 = Q5-6 + Q6-8 = 4034 Дж

Количество теплоты отданное за цикл холодильнику

Q2 = Q9-5 = -2844 Дж

КПД цикла

(Максимальная оценка за решение задач теста 35 баллов.)

Валентина Наумова
Валентина Наумова
Администратор
Оцените автора
Познание