Термодинамика

Тренировочный тест по теме «Термодинамика»

2002 год

Вариант 1.

А10. Внутренняя энергия гири увеличивается, если

1)	гирю поднять на 2 м
2)	гирю нагреть на 2^оС
3)	увеличить скорость гири на 2 м/с
4)	подвесить гирю на пружине, которая растянется на 2 см

А11. Тепловой двигатель за цикл получает от нагревателя количество теплоты, равное 3 кДж и отдает холодильнику количество теплоты, равное 2,4 кДж. КПД двигателя равен

1)

20%

2)

25%

3)

80%

4)

120%

А12. Какой из графиков, изображенных на рисунке соответствует процессу, проведенному при постоянной температуре газа?

1)	А
2)	Б
3)	В

4)

Г

А13. При испарении жидкость остывает. Молекулярно-кинетическая теория объясняет это тем, что чаще всего жидкость покидают молекулы, кинетическая энергия которых

1)	равна средней кинетической энергии молекул жидкости
2)	превышает среднюю кинетическую энергию молекул жидкости
3)	меньше средней кинетической энергии молекул жидкости
4)	равна суммарной кинетической энергии молекул жидкости

А14. Температура кристаллического тела при плавлении не изменяется. Внутренняя энергия вещества при плавлении

1)	увеличивается	2)	не изменяется	3)	уменьшается
4)	может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от кристаллической структуры тела

А29. Работа газа за термодинамический цикл 1-2-3-4 равна

1)	100 кДж	2)	200 кДж
3)	300 кДж	4)	400 кДж

А30. Какова температура идеального газа в точке 2, если в точке 4 она равна 200К (см.рис. к заданию А29)?

1)

200 К

2)

400 К

3)

600 К

4)

1200 К

В2. Чему равно изменение внутренней энергии газа, если ему передано количество теплоты 500 Дж, а газ при постоянном давлении 10⁵ Па расширился на 310^–3 м³?

С2. Рассчитайте КПД тепловой машины, использующей в качестве рабочего тела одноатомный идеальный газ и работающей по циклу, изображенному на рисунке.

2003 год.

А11 При охлаждении твердого тела массой m температура тела понизилась на T. По какой из приводимых ниже формул следует рассчитывать количество отданной телом теплоты Q? с – удельная теплоемкость вещества.

1. с·m·T 2) 3) 4)

А12 Внутренняя энергия идеального газа при его охлаждении

1. увеличивается

2. уменьшается

3. увеличивается или уменьшается в зависимости от изменения объема

4. не изменяется

А13 Температура кипения воды зависит от

1. мощности нагревателя

2. вещества сосуда, в котором нагревается вода

3. атмосферного давления

4. начальной температуры воды

А27 Тепловая машина с КПД 40 % получает за цикл от нагревателя 100 Дж. Какое количество теплоты машина отдает за цикл холодильнику?

5. 40 Дж

6. 60 Дж

7. 100 Дж

8. 160 Дж

В2 Какое количество теплоты выделится при изобарном охлаждении 80 г гелия с 200 ºС до 100 ºС? Ответ выразите в килоджоулях (кДж) и округлите до целых.

С2 Некоторое количество гелия расширяется: сначала адиабатно, а затем изобарно. Конечная температура газа равна начальной. При адиабатном расширении газ совершил работу, равную 4,5 кДж. Какова работа газа за весь процесс?С2 Некоторое количество гелия расширяется: сначала адиабатно, а затем изобарно. Конечная температура газа равна начальной. При адиабатном расширении газ совершил работу, равную 4,5 кДж. Какова работа газа за весь процесс?

Тренировочный тест по теме « Термодинамика»

Вариант 2.

2004 год.A9.A10.

A24

B2

2005 год.

А 9.

При нагревании текстолитовой пластинки массой 0,2 кг от 30º C до 90º C потребовалось затратить 18 кДж энергии. Следовательно, удельная теплоемкость текстолита равна

1)	0,75 кДж/(кгК)
2)	1 кДж/(кгК)
3)	1,5 кДж/(кгК)
4)	3 кДж/(кгК)

A10

В герметично закрытом сосуде находится одноатомный идеальный газ. Как изменится внутренняя энергия газа при понижении его температуры?

1)	увеличится или уменьшится в зависимости от давления газа в сосуде
2)	уменьшится при любых условиях
3)	увеличится при любых условиях
4)	не изменится

A11

Как изменяется внутренняя энергия кристаллического вещества в процессе его плавления?

1)	увеличивается для любого кристаллического вещества
2)	уменьшается для любого кристаллического вещества
3)	для одних кристаллических веществ увеличивается, для других – уменьшается
4)	не изменяется

А 12.

Максимальный КПД тепловой машины с температурой нагревателя 227 С и температурой холодильника 27 С равен

1)

100 %

2)

88 %

3)

60 %

4)

40 %

A13

Парциальное давление водяного пара в воздухе при 20 С равно 0,466 кПа, давление насыщенных водяных паров при этой температуре 2,33 кПа. Относительная влажность воздуха равна

1)

10 %

2)

20 %

3)

30 %

4)

40 %

A28

В сосуде, закрытом поршнем, находится идеальный газ. График зависимости объема газа от температуры при изменении его состояния представлен на рисунке. В каком состоянии давление газа наибольшее?

1)

А

2)

В

3)

С

4)

D

B2

На рисунке показан процесс изменения состояния идеального газа. Внешние силы совершили над газом работу, равную 5·10⁴ Дж. Какое количество теплоты отдает газ в этом процессе? Ответ выразите в килоджоулях (кДж).

C2

10 моль идеального одноатомного газа охладили, уменьшив давление в 3 раза. Затем газ нагрели до первоначальной температуры 300 К (см. рисунок). Какое количество теплоты сообщено газу на участке 2  3?

Образец возможного решения (рисунок не обязателен)
Согласно первому началу термодинамики и условию, что газ идеальный и одноатомный, имеем: Q23 = U23 + A23, U23 = R·T23, A23 = P2V23 = R·T23, причем T23 = T21. Следовательно, Q23 = R·T21, Согласно закону Шарля, , или Т2 = , T21 = Т1, и Q23 = RT1 = 108,31300 = 41550 (Дж).
Критерии оценки выполнения задания	Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее следующие элементы: 1) верно записаны формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном решении — I начало термодинамики, уравнение Менделеева – Клайперона, уравнение связи энергии частиц с температурой газа и формула расчета работы газа); 2) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу, и представлен ответ. При этом допускается решение "по частям" (с промежуточными вычислениями).	3
Приведено решение, содержащее ОДИН из следующих недостатков: — в необходимых математических преобразованиях и (или) вычислениях допущены ошибки; — представлено правильное решение только в общем виде, без каких-либо числовых расчетов; — правильно записаны необходимые формулы, записан правильный ответ, но не представлены преобразования, приводящие к ответу.	2
Приведено решение, соответствующее ОДНОМУ из следующих случаев: — в решении содержится ошибка в необходимых математических преобразованиях, и отсутствуют какие-либо числовые расчеты; — записаны и использованы не все исходные формулы, необходимые для решения задачи, или в ОДНОЙ из них допущена ошибка.	1

С2. 2002 год.(максимум 7 баллов) Задача считается решенной, если за нее набрано не менее 5 баллов.

(1 балл). Знание определение КПД тепловой машины, работающей по циклу 1-2-3-4:  = , где А₁₂₃₄ – работа газа в цикле,

Q₁₃ – суммарное количество теплоты, полученное на участках цикла 1-2 и 2-3.

(1 балл). Знание геометрического смысла работы газа в в цикле. A₁₂₃₄ равна площади прямоугольника 1-2-3-4, изображающего график цикла в координатах p-V: A₁₂₃₄ = 2p₀V₀.

(1 балл). Понимание того, что тепло подводится к газу на участках 1-2 и 2-3, и того что на участке 2-3 по первому закону термодинамики оно затрачивается только на увеличение внутренней энергии, а на участке 2-3 на увеличение внутренней энергии и совершение работы в изобарном процессе:

Q₁₃= U₁₃+ A₁₃ = U₁₃ + A₁₂ + A₂₃ = U₁₃ + A₂₃.

(1 балл) Умение рассчитывать работу в изобарном процессе 2-3:

А₂₃ = 2p₀2V₀ = 4p₀V₀.

(1 балл) Знание связи между внутренней энергией одноатомного идеального газа и абсолютной температурой: U₁₃ = RT₃ – RT₁.

(1 балл). Использование уравнения Клапейрона-Менделеева для перехода от значений Т к значениям p и V: U₁₃ = 2p₀ 3V₀ – p₀V₀ = p₀V₀.

(1 балл) Совмещение всех уравнений для получения значения КПД и правильные алгебраические преобразования с получением численного ответа. Ответ может быть приведен и в виде округленной десятичной дроби.

Один из вариантов решения задачи и указания по оцениванию (допускается иная запись или ход решения, приводящие к правильному ответу)	Баллы
Элементы ответа. 1) Записаны формулы для расчета количества теплоты, отданного калориметром и водой и полученного льдом при плавлении и нагревании ; ; Qплавл. = льда m льда; . 2) Записано уравнение теплового баланса 3) Получено выражение для массы льда и рассчитано ее числовое значение m льда = = . m льда =  0,04 (кг).
Решение правильное и полное, включающее все приведенные выше элементы (рисунок не обязателен)	3
Решение включает 1-й и 2-й из приведенных выше элементов	2
Решение включает только 1-й или только 2-й из приведенных выше элементов	1
Все элементы ответа записаны неверно	0

С 2 2003 года

Содержание правильного ответа			Балл
1)	Записано, что полная работа равна сумме работ на каждом из участков: А123 = А12 + А23; выполнен рисунок на pV-диаграмме.		1
2)	Записаны первый закон термодинамики: U = Авн.с. + Q или U12 = – А12 формула для расчета внутренней энергии: U12 = R12; формула для расчета работы газа в адиабатном процессе 1 – 2: А12 = – R12 или А12 = R(Т1  Т2); формула для расчета работы газа в изобарном процессе 2 – 3: А23 = R23 = R(Т3  Т2) или А23 = R(Т1  Т2), (по условию Т3 = Т1).		1
3)	Выполнены математические преобразования, получены ответ в общем виде: А123 = А12 и правильный числовой ответ: А123 = 7500 Дж.		1
	Ответ неправильный		0
	Максимальный балл		3

Задача С2 считается решенной, если набрано не менее 2 баллов.