Домашняя работа_2
.pdf
15.6. Полная площадь под кривой функции распределения молекул газа по скоростям Максвелла ... .
а) зависит от вида газа; б) остаётся постоянной; в) зависит от температуры газа и от вида газа; г) зависит от числа молекул газа и от вида газа;
д) зависит от числа молекул газа и от температуры газа
15.7. Чтобы давление воздуха в атмосфере с температурой Т уменьшилась в exp(1) = 2,72 раз, надо подняться на высоту
а) h |
g |
; |
б) h |
g |
exp(1) ; |
в) h |
RT |
exp(1) ; |
г) h |
RT |
. |
|
RT |
|
|
RT |
|
g |
|
g |
|||
15.8. Газ совершает некоторый процесс, при котором величина средней длины свободного пробега его молекул не изменяется. Уравнение такого процесса имеет вид:
а) TV const ; |
б) |
p |
const ; |
в) pT const ; |
г) |
T |
const ; д) другое уравнение. |
|
T |
V |
|||||||
|
|
|
|
|
|
15.9. Правый конец цилиндрического стержня имеет бóльшую температуру, чем левый конец. Величина потока тепла в стержне:
а) увеличивается слева направо; б) уменьшается слева направо; в) одинакова во всех точках стержня. 15.10. Какие из приведённых ниже формулировок относятся к второму началу термодинамики?:
а) Энтропия всех тел в состоянии равновесия стремится к нулю по мере приближения температуры к нулю Кельвина;
б) В процессах, происходящих в замкнутой системе, энтропия убывать не может. Невозможен циклический процесс, единственным результатом которого является превращение в работу всей теплоты, полученной от нагревателя; в) Невозможен периодически действующий двигатель, который совершал бы боль-
шую работу, чем сообщённая ему извне энергия. В процессах, происходящих в замкнутой системе, энтропия убывать не может; г) Одним из результатов происходящих в термодинамической системе процессов не
может быть передача тепла от холодного тела к нагретому. Энтропия всех тел в состоянии равновесия стремится к нулю по мере приближения температуры к нулю Кельвина.
Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года
Вариант №16
16.1. В сосуде объёмом 2 л содержится 200 г водорода. Концентрация газа при этих
условиях равна: |
|
|
|
1) 3·1027 м–3; |
2) 6·1026 м–3; |
3) 3·1025 м–3; |
4) 6·1025 м–3. |
16.2. Укажите неверное утверждение:
а) уравнение изобарного процесса имеет вид VT const ;
б) уравнение адиабаты идеального газа можно записать в форме TV 1 const ;
в) при изотермическом расширении идеального газа в 3 раза его давление уменьшается в 3 раза; г) при адиабатическом расширении газа его давление растёт.
16.3.Укажите в каких процессах (изобарном, изохорном и адиабатическом) газу потребуется сообщить наибольшее и наименьшее количество тепла, если он нагрева-
ется от температуры Т1 до температуры Т2:
а) наибольшее – при изобарном, наименьшее – при изохорном; б) наибольшее – при изохорном, наименьшее – при адиабатическом;
в) наибольшее – при изобарном, наименьшее – при адиабатическом; г) наибольшее – при адиабатическом, наименьшее – при изохорном.
16.4.Молярные теплоёмкости азота в процессах 1 2 и 1 3 равны
C1 |
и C 2 |
соответственно. Их отношение C1 |
C 2 равно: |
||||
а) |
3 |
б) |
5 |
в) |
5 |
г) |
7 |
|
5 |
|
3 |
|
7 |
|
5 |
16.5. На рисунке представлен прямой цикл тепловой машины в координатах T S , где T термодинамическая температура,
S энтропия. Укажите участки, на которых тепло поступает в рабочее тело машины от нагревателей, и участки, где тепло отдаётся
холодильнику: |
|
|
|
а) |
12, 23 – поступает; 31 – отдаётся |
|
|
б) |
12 – поступает; |
23, 31 – отдаётся |
в) 23 – поступает; 31 – отдаётся |
г) |
12 – поступает; |
23 – отдаётся |
|
16.6. На рисунке дан график распределения молекул по скоростям. По оси ординат отложена функция распределения f (v) = dN/dv , где N – общее число молекул, dN – число молекул, скорости которых лежат в интервале от v до v + dv. Укажите верные утверждения для этого графика:
а) площадь, ограниченная кривой и осью абсцисс, численно равна единице;
б) площадь, ограниченная кривой и осью абсцисс, численно равна N;
в) площадь, ограниченная кривой и осью абсцисс, не зависит от числа молекул; г) площадь, ограниченная кривой, зависит от числа молекул и тем меньше, чем меньше N.
Ответы: 1) а, в; 2) б, г; 3) в; 4) а, г.
16.7. Какой смысл имеет величина Е в формуле концентрации n n0 exp E
kT
молекул в атмосфере Земли?
а) средняя энергия теплового движения одной молекулы; б) сумма средней кинетической и потенциальной энергии одной молекулы; в) кинетическая энергия одной молекулы; г) потенциальная энергия одной молекулы; д) средняя кинетическая энергия молекул.
16.8. Температура газа, совершающего изохорный процесс, уменьшилась от 800 К до 200 К. При этом средняя длина свободного пробега молекул газа:
а) увеличилась в 4 раза; |
б) увеличилась в 2 раза; в) практически не изменилась; |
г) уменьшилась в 2 раза; |
д) уменьшилась в 4 раза. |
16.9. Концентрация молекул газа одинакова во всех точках, а температура газа возрастает в положительном направлении оси y . Происходит перенос тепла:
а) в положительном направлении оси y
б) в отрицательном направлении оси x в) в положительном направлении оси z г) в отрицательном направлении оси y
16.10. Изменение энтропии при изотермическом сжатии идеального газа определя-
ется формулой dS pdV 0 . Это не противоречит формулировке II начала термо-
T
динамики dS 0 потому что (выберите правильное утверждение):
а) приведённая формула неверна; б) при изотермическом сжатии газу сообщается тепло Q , что увеличивает энтропию на Q
T ;
в) формулировка dS 0 не применима к идеальному газу;
г) при изотермическом сжатии газ не является замкнутой системой;
д) формулировка II начала термодинамики не действует при изотермических процессах.
Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики
Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года |
|
|
|
|
|||||||||||
Вариант №17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
17.1. Дан график зависимости давления некоторой постоянной |
|
|
|||||||||||||
массы идеального газа от температуры. Объёмы газа в точках |
|
|
|||||||||||||
1,2,3 связаны между собой следующим образом: |
|
|
|
|
|||||||||||
а) V1 V2 V3 ; |
б) V1 V2 V3 ; |
в) V1 V2 V3 ; |
|
|
|
|
|||||||||
г) V1 V2 V3 ; |
д) V1 V2 V3 . |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
17.2. Газ сжат изотермически от объёма V1 до объёма V2 так, что давление при этом |
|||||||||||||||
возросло на p . Каким было первоначальное давление газа р1: |
|
|
|||||||||||||
а) p1 |
V1 p |
|
; |
б) p1 |
V2 p |
; в) |
p1 |
V1 |
V2 p |
; г) p1 |
V1 V2 |
p |
. |
||
V1 |
V2 |
V1 |
V2 |
|
V1 |
V2 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
17.3. Первоначально газ имел давление р1 |
и объём V1. Некоторый процесс приводит |
||||||||||||||
этот газ в состояние с давлением р2 = 3р1 и с объёмом V2 = V1/2. Как изменяется |
|||||||||||||||
внутренняя энергия газа при этом процессе: |
|
|
|
|
|||||||||||
а) U > 0; б) U < 0; в) U = 0 ? |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
17.4. Молярные теплоёмкости водяного пара в процессах 1 2 и |
|
|
|||||||||||||
1 3 равны C1 |
и C 2 соответственно. Их отношение C 2 C1 |
равно: |
|
|
|||||||||||
а) 1,33 |
|
|
|
б) 1,4 |
|
|
|
|
в) |
1,67 |
|
г) |
1 |
|
|
17.5. Что называется КПД любой тепловой машины?
а) отношение разности температур нагревателя и холодильника к температуре нагревателя; б) отношение полученной газом теплоты к выполненной в полном цикле работы;
в) отношение выполненной за один цикл работы к переданному холодильнику количеству теплоты; г) отношение выполненной за один цикл работы к полученному от нагревателя количеству теплоты;
д) отношение переданного холодильнику количества теплоты к выполненной за один цикл работе.
17.6. На рисунке представлен график распределения молекул идеального газа по величинам скоростей (распределение Максвелла), где fм(v) dN
N dv доля
молекул, скорости которых заключены в интервал ско-
ростей от v до v+dv в расчёте на единицу этого интервала. При уменьшении температуры газа максималь-
ное значение |
fм max |
этого графика: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) |
стремится к бесконечности |
б) |
увеличивается |
||
в) |
не изменяется |
|
г) |
уменьшается |
|
17.7.Укажите неверное утверждение. Распределение Больцмана …
1) … описывает распределение частиц по значениям потенциальной энергии; 2) … справедливо не только для молекул газа, но и для броуновских частиц;
3) … описывает неравновесное распределение частиц в любом потенциальном поле; 4) … справедливо как для нейтральных, так и для заряженных частиц.
17.8.Газ постепенно вытекает через достаточно большое отверстие из сосуда, первоначально наполненного газом, в вакуум. Какая величина не меняется при этом для газа, всё ещё остающегося в сосуде:
а) давление; б) внутренняя энергия; в) температура; г) сумма квадратов скоростей всех молекул газа.
17.9.В потоке газа, направленном вдоль вектора n ex ey , скорость газа растёт в
направлении n ' ex ey , где ex и ey - единичные векторы декартовой системы
координат. Перенос импульса направленного движения этого газа происходит вдоль вектора:
а) ex ey |
б) ex ey |
в) ex ey |
г) ex ey |
17.10. Укажите формулу для вычисления приращения энтропии идеального газа при изотермическом процессе:
а) |
dU |
; б) dU pdV ; |
|
Cp dT |
pdV |
|
|
|
в) |
|
; г) |
|
; д) pdV . |
||
T |
|
T |
|||||
|
|
|
T |
|
|||
Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года
Вариант №18
18.1.Когда из сосуда выпустили некоторое количество газа, давление в нем упало на 40%, а абсолютная температура на 20%. Какую часть газа выпустили:
а) 50%; б) 30%; в) 25%; г) 48%?
18.2.На рис. 1 изображён график изменения состояния идеального газа в осях V,T. Укажите, на каком из рис. 2, 3, 4 или 5 тот же циклический процесс правильно изображён в других координатных осях:
Рис.1 |
Рис.2 |
Рис.3 |
Рис.4 |
Рис.5 |
а) на рис. 2; |
б) на рис. 3; |
в) на рис. 4; |
г) на рис. 5. |
|
18.3. Идеальный газ совершает циклический процесс 1-2-3-1, |
|
|||
как показано на рисунке, где процессы 1-2 - изобарический, 2-3 - |
|
|||
изохорический, а 3-1 - адиабатический. |
|
|
||
Площадь S2 |
фигуры 1-2-3 равна 10 Дж. На участке 3-1 внутрен- |
|
||
няя энергия газа увеличилась на 15 Дж. Площадь фигуры 1-2-В-А равна...
а) 5 Дж б) 10 Дж в) 15 Дж г) 25 Дж 18.4. Азот совершает политропический процесс, молярная теплоёмкость которого
равна С = 7R/3, где R – универсальная газовая постоянная. Как изменяется объём газа в таком процессе:
а) V > 0; б) V < 0; в) V = 0 ?
18.5. Для цикла, изображённого на рисунке, определить КПД цикла:
а) 33,3%; б) 40%; в) 50%; г) 60%; д) 66,7%;
е) другой ответ.
18.6. На рисунке представлен график распределения моле- |
|
|
|
|||||||||||
кул идеального газа по величинам скоростей (распределение |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Максвелла). Величина интеграла fм(v) dv равна: |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) б) 1 |
в) 0 г) |
8kT m |
|
|
|
|
|
|
||||||
18.7. |
Концентрация молекул воздуха с молярной массой в атмосфере с темпера- |
|||||||||||||
турой Т уменьшится в 2 раза, если подняться на высоту: |
|
|
|
|||||||||||
а) h |
g |
; б) h |
2RT |
; |
в) h |
RT |
ln 2 ; |
г) h |
RT |
exp(2) ; |
д) h |
g |
exp(2) . |
|
|
RT ln 2 |
|
g |
|
g |
|
g |
|
RT |
|||||
18.8. Газ совершает изотермический процесс, при котором средняя длина свободного пробега молекул газа уменьшается в 4 раза. При этом объём газа:
а) увеличивается в 4 раза; |
б) увеличивается в 2 раза; в) практически не изменяется; |
г) уменьшается в 2 раза; |
д) уменьшается в 4 раза. |
18.9. Азот совершает процесс, при котором коэффициент диффузии в газе не меняется. Уравнением такого процесса будет:
а) T const ; б) T 3
2 
p const ; в) 
T 
p const ; г) T
p const .
18.10. В том случае, когда процесс передачи тепла от нагревателя и к холодильнику не является изотермическим, изменение энтропии системы нагреватель-тепловая ма- шина-холодильник за один цикл работы машины будет:
а) S 0 ; б) S 0 ; в) S 0 ; г) S может быть как >0, так и <0 в зависимости от циклического процесса.
Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года
Вариант №19
19.1. Идеальный газ расширяется по закону pV 2 const . Найти первоначальную
температуру газа Т1, если при увеличении его объёма в 3 раза температура оказалась равной 150 К:
а) Т1 = 50 К; б) Т1 = 75 К; в) Т1 = 300 К; г) Т1 = 450 К.
19.2. В результате адиабатного расширения объем газа увеличился в два раза. Как изменилось при этом его давление?
а) уменьшилось в 2 раза; |
б) увеличилось в 2 раза; |
|||||
в) увеличилось менее чем в 2 раза; |
г) увеличилось более чем в 2 раза; |
|||||
д) уменьшилось более чем в 2 раза. |
|
|
|
|
|
|
19.3. Идеальный газ с начальной температурой Т1 расширяется от объёма V1 до объ- |
||||||
ёма V2. При этом газу передаётся тепло Q |
m |
|
V |
|
||
|
RT1 ln |
2 |
. Такой процесс будет: |
|||
|
V1 |
|||||
|
|
|
|
|||
а) адиабатическим; б) изобарическим; в) изотермическим; г) изохорическим. 19.4. Молярные теплоёмкости идеального газа в процессах 1 2 и
1 3 равны C1 и C 2 соответственно. Их разность C 2 C1 имеет
наибольшую величину: |
|
|
а) |
для одноатомного газа |
б) для двухатомного газа |
в) |
для трёхатомного газа |
|
г) |
для любого идеального газа разность C 2 C1 одинакова |
|
19.5. На рисунке представлен прямой цикл тепловой машины в координатах T S , где T термодинамическая температура, S энтропия. Укажите участки, на которых тепло поступает в рабочее тело машины от нагревателей, и участки, где тепло отдаётся холо-
дильнику: |
|
|
|
а) |
12, 23 – поступает; 41 – отдаётся |
|
|
б) |
23 – поступает; |
41 – отдаётся |
в) 12, 23 – поступает; 34, 41 – отдаётся |
г) |
12 – поступает; |
34 – отдаётся |
|
19.6. На рисунке представлен график распределения молекул идеального газа по величинам скоростей (распределение Максвелла). С ростом температуры T газа площадь под этим графиком будет:
а) оставаться неизменной
б) расти пропорционально 
T
в) расти пропорционально T |
г) расти пропорционально T 3 2 |
19.7.На рисунке представлены графики зависимости давления от высоты для одной и той же системы идеального газа. Укажите номер кривой, соответствующий наименьшей температуре. Считать, что ускорение свободного падения и температура газа с высотой не меняются.
19.8.Температура газа увеличилась в 2 раза. При этом эффективный диаметр молекул газа:
|
|
|
|
|
а) увеличился в 2 раза; б) увеличился в |
2 раза; в) увеличился очень незначитель- |
|||
|
|
|
|
|
но; г) уменьшился очень незначительно; |
|
д) уменьшился в 2 раза; е) умень- |
||
шился в 2 раза. |
|
|
|
|
19.9.Что является причиной, вызывающей процесс внутреннего трения (вязкости)
газа?
а) градиент скорости хаотического движения молекул; б) градиент температуры; в) градиент концентрации молекул;
г) градиент скорости упорядоченного движения молекул; д) градиент плотности газа.
19.10.Укажите формулу для вычисления приращения энтропии идеального газа при изохорном процессе:
а) |
dU pdV |
; б) dU pdV ; |
в) |
CV dT |
; г) |
pdV |
; д) pdV . |
|
T |
T |
T |
||||||
|
|
|
|
|
Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года
Вариант №20
20.1. Во время сжатия идеального газа его давление и объем изменяются по закону
. p
V const . Температура газа при этом уменьшилась в 4 раза. Каким было перво-
начальное давление газа, если после сжатия оно стало равным 100 кПа:
а) 25 кПа; б) 50 кПа; в) 200 кПа; г) 400 кПа?
20.2. На рисунке изображена зависимость давления от объёма для данной массы газа. Укажите, какие из перечисленных ниже процессов изображены на рисунке:
а) изохорическое увеличение температуры; |
|
||
б) изохорическое уменьшение температуры; |
|
||
в) изобарическое увеличение температуры; |
|
||
г) изобарическое уменьшение температуры; |
|
||
д) изотермическое расширение; |
|
|
|
е) изотермическое сжатие? |
|
|
|
Ответы: 1) а, г, е; |
2) б, в, д; |
3) а, в, е; |
4) а, в, д. |
20.3.Укажите, какую работу совершает газ на каждом из участков процесса, изображённого на рисунке:
а) работа на участке 1-2 отрицательна, на участке 2-3 равна нулю, на участке 3-1 положительна; б) работа на участке 1-2 положительна, на участке 2-3 отрицательна, на участке 3-1 равна нулю;
в) работа на участке 1-2 отрицательна, на участке 2-3 положительна, на участке 3-1 равна нулю;
г) работа на участке 1-2 положительна, на участке 2-3 равна нулю, на участке 3-1 положительна.
20.4.Молярные теплоёмкости идеального газа в процессах 1 2 и
1 3 равны C1 и C 2 соответственно. Их отношение C1 
C 2 имеет
наибольшую величину: |
|
|
а) |
для одноатомного газа |
б) для двухатомного газа |
в) |
для трёхатомного газа |
|
г) |
для любого идеального газа отношение C1 C 2 одинаково |
|
20.5. На рисунке представлен прямой цикл тепловой машины в координатах T S , где T термодинамическая температура, S энтропия. Укажите участки, на которых тепло поступает в рабочее тело машины от нагревателей, и участки, где тепло отдаётся холодильнику:
а) |
12, 34, 56 – поступает; |
78, 910 – отдаётся |
б) |
23, 45, 67 – поступает; |
89, 101 – отдаётся |
в) |
12, 23, 34, 45, 56, 67 – поступает; 78, 89, 910, 101 – отдаётся |
|
г) |
78, 89, 910, 101 – поступает; 12, 23, 34, 45, 56, 67 – отдаётся |
|