МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА
Начальный уровень
Вариант 1
1. Какая физическая величина х вычисляется по формуле
х = пкТ? Здесь п — концентрация молекул, Т — абсолютная
температура идеального газа. Выберите правильный ответ.
A. Количество вещества.
Б. Средняя кинетическая энергия молекул.
B. Давление газа.
Г. Средняя квадратичная скорость молекул.
2. Переход газа из состояния В в состояние С можно совершить различными способами: 1, 2, 3 (см. рисунок). Выберите правильное утверждение.
A. А1 > А2.
Б. А1 > А3.
B. А2 < А3.
Г. А2 = А1.
3. Единицей измерения какой физической величины является
Один моль? Выберите правильный ответ.
А. Молярной массы.
Б. Количества вещества.
В. Массы.
Г. Давления.
Вариант 2
1. Какая физическая величина х вычисляется по формуле
, где т — масса газа, М — молярная масса газа, R — универсальная газовая постоянная, Т — абсолютная температура газа. Выберите правильный ответ.
A. Количество вещества.
Б. Работа газа.
B. Внутренняя энергия.
Г. Количество теплоты.
2. На рисунке представлен график зависимости давления данной массы идеального газа от объема. Выберите правильное утверждение.
A. График 1-2 соответствует изотермическому процессу.
Б. График 2-3 соответствует изохорному процессу.
B. График 3-4 соответствует изобарному процессу.
Г. График 4-1 соответствует изотермическому процессу.
3. В каком процессе изменение внутренней энергии системы равно количеству переданной теплоты? Выберите правильный ответ.
A. В адиабатном.
Б. В изохорном.
B. В изобарном.
Г. В изотермическом.
Вариант 3
1. Какая физическая величина х вычисляется по формуле
, где т — масса газа, М — молярная масса газа,
V — объем, R — универсальная газовая постоянная, Т — абсолютная температура газа. Выберите правильный ответ.
А. Средняя квадратичная скорость молекул.
Б. Средняя кинетическая энергия молекул идеального газа.
В. Количество вещества. Г. Давление газа.
2. Переход газа из состояния В в состояние С можно совершить различными способами: 1, 2, 3 (см. рисунок). Выберите правильное утверждение.
A. А1 > А2.
Б. А1 > А3.
B. А2 < А3.
Г. А2 = А3.
3. Укажите единицу измерения молярной массы вещества. Выберите правильный ответ.
A. 1 кг.
Б. 1 моль.
B. 1 кг/моль.
Г. 1 К.
Вариант 4
1. Какая физическая величина х вычисляется по формуле
х = pΔV, где р — давление газа, V — объем газа. Выберите
правильный ответ.
A. Температура.
Б. Внутренняя энергия.
B. Работа газа.
Г. Количество теплоты.
2. На рисунке представлен график зависимости давления
данной массы идеального газа от температуры. Выберите
правильное утверждение.
A. График 1-2 соответствует изобарному процессу.
Б. График 2-3 соответствует изохорному процессу.
B. График 3-4 соответствует изотермическому процессу.
Г. График 4-5 соответствует изохорному процессу.
3. Какой процесс произошел при сжатии идеального газа, если работа, совершенная внешними силами над газом, равна изменению внутренней энергии газа? Выберите правильный ответ.
A. Адиабатный.
Б. Изохорный.
B. Изотермический.
Г. Изобарный.
Вариант 5
1. Какой параметр х идеального газа можно определить по формуле 
, где р — давление газа, п — концентрация
молекул, т0 — масса молекулы. Выберите правильный ответ.
A. Среднюю кинетическую энергию молекул.
Б. Среднюю квадратичную скорость молекул.
B. Температуру.
Г. Объем.
2. Переход газа из состояния В в состояние С совершается различными способами: 1, 2, 3 (см. рисунок). Выберите правильное утверждение.
A. А1 > А2.
Б. А1 < А3.
B. А2 < А3.
Г. А1 = А3.
3. Укажите единицу измерения количества вещества. Выберите правильный ответ.
A 1 литр. Б. 1 кг. B. 1 моль. Г. 1 кг/моль.
Вариант 6
1. Какая физическая величина х вычисляется по формуле
Здесь Е— средняя кинетическая энергия молекул идеального газа, k — постоянная Больцмана. Выберите правильный ответ.
A. Абсолютная температура идеального газа.
Б. Давление газа.
B. Объем газа.
Г. Концентрация молекул.
2. На рисунке представлен график зависимости объема данной массы идеального газа от температуры. Выберите правильное утверждение.
A. График 1-2 соответствует изохорному процессу.
Б. График 2-3 соответствует изобарному процессу.
B. График 3-4 соответствует изотермическому процессу.
Г. График 4-1 соответствует изобарному процессу.
3. Каков КПД идеальной тепловой машины, если температура нагревателя равна 377 °С, а температура холодильника 27 °С? Выберите правильный ответ.
A. 54%.
Б. 46%.
B. 37%.
Г. 24%.
Средний уровень
Вариант 1
1. Во сколько раз изменится средняя квадратичная скорость молекул азота, если температура газа уменьшилась в 4 раза? Ответ обоснуйте.
2. Найдите давление, которое оказывает 45 г неона при температуре О°С, если его объем составляет 1 л.
3. Совершается ли работа при изохорическом нагревании газа? Изобарическом охлаждении газа?
4. 4. При изобарном расширении газа на 0,5 м3 ему было передано 0,3МДж теплоты. Вычислите изменение внутренней энергии газа, если его давление равно 2 • 105 Па.
Вариант 2
1. Вычислите массу одной молекулы углекислого газа (СО2).
2. Воздух при 0 °С и давлении 1 • 105 Па занимает объем 10-3 м3. При какой температуре объем воздуха будет равен 1,5 • 10-3 м3 при давлении 1,2 • 105 Па?
3. Теплый воздух поднимается кверху. Почему же в тропосфере внизу теплее, чем вверху?
4. КПД идеального теплового двигателя 35%. Газ получил от нагревакДж теплоты. Какое количество теплоты отдано холодильнику?
Вариант 3
1. Сколько молекул содержится в двух молях воды?
2. Вычислите молярную массу бензола, 2• 10-4 м3 которого при
температуре 87 °С и давлении 8,2 • 104 Па имеет массу 2,6• 10-3 кг.
3. В каком процессе газ, получая некоторое количество теплоты, не изменяет температуру?
4. Газ, расширяясь изобарно при давлении 2 • 105 Па, совершает работу 0,2 кДж. Определите первоначальный объем газа, если его конечный объем оказался равным 2,5 • 10-3 м3.
Вариант 4
1. Какова масса атома лития?
2. Газ при давлении 8 • 105 Па и температуре 12 °С занимает объем 855л. Каково будет его давление, если температуру увеличить до 47 °С, а объем уменьшить до 800 л?
3. Почему проколотый мячик не отскакивает при ударе им об пол?
4. Вычислите температуру нагревателя идеальной тепловой машины с КПД, равным 60,8%, если температура холодильника равна 30 °С.
Вариант 5
1. Масса 1,492 • 1026 молекул инертного газа составляет 5 кг. Какой это газ?
2. В сосуде вместимостью 500 см3 содержится 0,89 г водорода при температуре 17 °С. Найти давление газа.
3. Почему при выпуске газа из баллона вентиль покрывается росой или даже инеем?
4. Углекислый газ массой 200 г нагревают при постоянном давлении на 88 К. Какую работу совершает при этом газ?
Вариант 6
1. Сколько молекул содержится в 1 г кислорода?
2. При температуре 0 °С и давлении 105 Па воздух занимает объем 5 • 10-3 м3 Каким будет объем данной массы воздуха при давлении 1,05 • 105 Па и температуре 20 °С?
3. При каком процессе внутренняя энергия газа не изменяется?
4. В идеальной тепловой машине за счет каждого килоджоуля энергии, получаемой от нагревателя, совершается 300 Дж работы. Определите КПД машины и температуру нагревателя, если температура холодильника 17 °С.
Достаточный уровень
Вариант 1
1. При какой температуре средняя квадратичная скорость молекул углекислого газа СО2 равна 400 м/с?
2. С идеальным газом некоторой массы был произведен процесс, изображенный на рисунке. Вычертите эту диаграмму в координатах р, V и р, Т.
3. Для получения газированной воды через воду пропускают сжатый углекислый газ. Почему температура воды при этом несколько понижается?
4. Давление газа под поршнем цилиндра 8 • 105 Па, а температура 150°С. Какую работу совершает 1 кмоль газа и какая его температура, если газ, нагреваясь изобарно, расширился до объема, вдвое большего начального?
Вариант 2
1. Молекулы углекислого газа движутся со средними квадратичными скоростями 393 м/с. При какой температуре газа это происходит?
2.На рисунке показан процесс изменения состояния идеального газа,
а) Назовите процесс, б) Какую работу совершил газ, если ему сообщили в этом процессе 6 • 103 Дж теплоты?
3. Как объяснить давление, которое производит газ на стенки сосуда, исходя из молекулярно-кинетических представлений?
4. Какое количество теплоты надо сообщить одноатомному газу, количество вещества которого 100 моль, для изобарного нагревания на 200 К?
Вариант 3
1. Средняя кинетическая энергия поступательного движения, которой обладают все молекулы некоторого газа при 0 °С составляет 6,7 • 10-12 Дж. Найдите число молекул этого газа.
2. С идеальным газом некоторой массы был произведен процесс, изображенный на рисунке. Вычертите эту диаграмму в координатах V, Т и р, Т.
0 Р
3. Почему при вколачивании гвоздя в дерево шляпка его мало нагревается, а когда гвоздь вбит, достаточно нескольких ударов, чтобы сильно нагреть шляпку?
4. Кислород (О2) массой 6 г при температуре 30 °С расширяется при постоянном давлении, увеличивая свой объем в два раза вследствие притока теплоты извне. Найдите работу расширения, изменение внутренней энергии газа и количество теплоты, сообщенное кислороду.
Вариант 4
1. В баллоне объемом 5 л находится 5 кг кислорода при температуре 300 К. Какую массу газа надо выпустить из баллона, чтобы при температуре 350 К давление уменьшилось на
2,026 • 104 Па?
2. На рисунке показаны различные процессы изменения состояния в идеальном газе.
а) Назовите процессы.
б) В каком процессе совершается большая работа? Чему она равна?
3. Почему в изотермическом процессе при уменьшении объема газа его давление увеличивается?
4. Газ находится под поршнем цилиндра при 0 °С и давлении
0,2 МПа. Какую работу совершит 1 л газа при изобарном расширении, если температура газа увеличилась на 20 °С?
Вариант 5
1. Средняя кинетическая энергия молекул водорода составляет
6,7 • 10-21 Дж. Каковы температура газа и его давление, если концентрация составляет 1026 Дж?
2. С идеальным газом некоторой массы был произведен процесс, изображенный на рисунке. Вычертите эту диаграмму в координатах V, Т и р, V.
3. Объясните, почему изотермическое расширение газа возможно только при подведении к нему некоторого количества теплоты
4. Температура воздуха в комнате объемом 70 м3 была 280 К. После того как протопили печь, температура поднялась до 296 К. Найдите работу воздуха при расширении, если давление постоянно и равно 100 кПа.
Вариант 6
1. В баллоне вместимостью 10 л находится газ при температуре 27 °С. Вследствие утечки газа давление в баллоне снизилось на 4,2 кПа. Сколько молекул вышло из баллона? Температуру считать неизменной.
2. Газ переводится из состояния 1 в состояние 2 двумя различными способами: 1-а-2; 1-6-2.
а) В каком из этих случаев совершается большая работа? Во сколько раз отличаются работы?
б) Какому состоянию газа соответствует наименьшая температура?
Каков физический смысл абсолютного нуля термодинамической шкалы температур?
При изобарном нагревании объем гелия увеличился в 3 раза. Какую работу совершил газ? Какое количество теплоты ему передано? Масса гелия 12 г, начальная температура равна -123 °С.
