Домашняя работа_2
.pdf
20.6. На рисунке представлен график распределения молекул идеального газа по величинам скоростей (распре-
деление Максвелла), где fм v NdvdN доля молекул, ско-
рости которых заключены в интервале скоростей от v до v + dv в расчёте на единицу этого интервала. При уменьшении температуры и неизменном интервале скоростей dv площадь заштрихованной области
а) не изменяется |
б) увеличивается |
в) уменьшается |
г) может как увеличиться, так и уменьшиться |
20.7. В закрытой пробирке находится одинаковое число молекул водорода и азота. Пробирку вращают с угловой скоростью вокруг оси, проходящей через пробку П. Концентрации азота N2 и водорода H2 вблизи пробки П связаны соотношением:
а) nH2 nN2 ; б) nH2 nN2 ; в) nH2 nN2 .
20.8. Газ совершает изохорный процесс, нагреваясь от температуры 200 К до температуры 800 К. При этом средняя длина свободного пробега молекул газа:
а) уменьшилась в 4 раза; |
б) уменьшилась в 2 раза; в) практически не изменилась; |
г) увеличилась в 2 раза; |
д) увеличилась в 4 раза. |
20.9.Происходит перенос импульса направленного движения газа. При этом величина скорости потока газа возрастает в направлении:
а) совпадающем с направлением потока газа б) противоположном направлению потока газа
в) совпадающем с направлением переноса импульса г) противоположном направлению переноса импульса
20.10.Обратный циклический процесс, изображённый на рисун-
ке, приводит к тому, что тепло забирается у холодильника с низкой температурой T1 и передаётся нагревателю с высокой темпе-
ратурой T2 . Это не нарушает формулировки Клаузиуса II начала
термодинамики, потому что (выберите правильное утверждение): а) II начало термодинамики неприменимо к обратным циклическим процессам;
б) изображённый на рисунке обратный циклический процесс невозможен; в) рабочее тело, совершающее циклический процесс, не является замкнутой системой и указанная передача тепла не будет единственным результатом;
г) передача тепла при указанном направлении цикла идёт в обратном направлении.
Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года
Вариант №21
21.1. Идеальный газ совершает процесс 1 2 , изображённый на диаграмме p-V, где p1 4 p2 , V2 3V1 . Что происходит с ве-
личиной внутренней энергии U газа при таком процессе: а) U уменьшается; б) U не изменяется;
в) U увеличивается ?
21.2. В результате адиабатного расширения давление газа увеличилось в два раза. Как изменился при этом его объём?
а) уменьшился в 2 раза; б) увеличился в 2 раза; в) уменьшился менее чем в 2 раза; г) увеличился более чем в 2 раза; д) уменьшился более чем в 2 раза.
21.3.Укажите, при каком процессе в идеальном газе работа внешних сил над газом равна изменению его внутренней энергии:
а) адиабатном; б) изотермическом; в) изохорном; г) изобарном.
21.4.Молярные теплоёмкости водяного пара в процессах 1 2 и
1 3 |
равны C1 и C 2 |
соответственно. Величина отношения |
C 2 C1 |
|
||||||||
C 2 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
равна: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
а) |
1 |
|
б) |
1 |
|
в) |
2 |
г) |
2 |
|
|
|
|
3 |
|
4 |
5 |
3 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
21.5. |
|
Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура T2 |
нагревателя в 3 раза |
|||||||||
выше температуры T1 |
охладителя. Нагреватель передал газу количество теплоты.Q = |
|||||||||||
30 кДж. Какую работу совершил газ? |
|
|
|
|
||||||||
а) 10 кДж; б) 15 кДж; в) 20 кДж; |
г) 30 кДж; |
д) 45 кДж; |
е) другой ответ. |
|||||||||
21.6. На рисунке представлен график распределения молекул идеального газа по величинам скоростей
(распределение Максвелла) , где fм v NdvdN доля
молекул, скорости которых заключены в интервале скоростей от v до v + dv в расчёте на единицу этого интервала. Заштрихованная площадь S1 в интервале скоростей dv1 в два раза больше заштрихованной
площади S2 в интервале скоростей dv2 .
Это означает, что для этих двух интервалов скоростей в два раза различаются
а) суммарная кинетическая энергия молекул |
б) количество молекул |
в) сумма величин импульсов молекул |
г) не хватает данных |
21.7. В двух одинаковых по вместимости сосудах находятся разные газы: в первом – водород, во втором – кислород. Найти отношение концентраций молекул водорода к концентрации молекул кислорода, ( nH2 
nO2 ), если массы газов одинаковы.
а) 16; б) 1; |
в) 32; |
г) 4. |
21.8. Как изменится длина свободного пробега молекул газа, если его объем адиабатически увеличить в два раза:
а) не изменится; |
б) увеличится в два раза; |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
в) уменьшится в два раза; |
г) увеличится в 2 раз; |
д) уменьшится в 2 раз? |
||||
21.9.Азот совершает процесс, при котором коэффициент динамической вязкости газа не меняется. Такой процесс будет:
а) адиабатическим; б) изохорным; в) изобарным; г) изотермическим.
21.10.Тепловая машина работает по циклу две изобары 1-2 и 3-4 и
две изохоры 2-3 и 4-1. Как изменится энтропия рабочего тела в процессе изохорного охлаждения 2-3?
а) энтропия возрастёт; б) энтропия уменьшится; в) энтропия не изменится.
Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года
Вариант №22
22.1. Как изменится температура газа, если увеличить его объем в 2 раза в таком процессе, при котором соотношение между давлением и объёмом газа pV 3 const :
а) не изменится; |
б) увеличится в 2 раза; |
в) уменьшится в 2 раза; |
г) увеличится в 4 раза; |
д) уменьшится в 4 раза? |
|
22.2. Определите, как изменяется плотность газа при изотермическом процессе, если давление газа увеличивается в 2 раза:
а) плотность увеличивается в 4 раза; |
б) плотность уменьшается в 2 раза; |
в) плотность увеличивается в 2 раза; |
г) плотность уменьшается в 4 раза; |
д) плотность не меняется.
22.3. При расширении газа в сосуде с поршнем молекулы газа отражаются от поршня с меньшими скоростями, передавая ему часть своей энергии. Приток теплоты извне компенсирует эту убыль энергии. Какому процессу соответствует описанная
картина: |
|
|
|
а) изотермическому; б) изобарному; |
в) изохорному; |
г) адиабатному? |
|
22.4. Молярные теплоёмкости идеального газа в процессах 1 2 и |
|||
1 3 равны C1 и C 2 соответственно. Их отношение C 2 C1 |
имеет |
||
наибольшую величину: |
|
|
|
а) |
для одноатомного газа |
б) для двухатомного газа |
|
в) |
для трёхатомного газа |
|
|
г) |
для любого идеального газа отношение C 2 C1 одинаково |
|
|
22.5. Сравните относительное изменение КПД цикла Карно, если в первом случае увеличили температуру нагревателя на T , а во втором уменьшили температуру холодильника тоже на T :
а) КПД изменился одинаково; б) в первом случае КПД увеличился больше, чем во втором;
в) во втором случае КПД увеличился больше, чем в первом; г) в первом случае КПД увеличился, во втором – уменьшился во столько же раз.
22.6. На рисунке приведён график функции распределения молекул по скоростям. Среди приведённых ниже относительно этого графика утверждений укажите верные:
а) если повысить температуру газа, то максимум кривой сместится вправо, а высота его уменьшится; б) если повысить температуру газа, то максимум кривой сместится влево, а высота его увеличится; в) с изменением температуры положение максимума и его высота не изменятся;
г) площадь, ограниченная кривой и осью абсцисс, не зависит от температуры газа, а определяется числом молекул; д) площадь, ограниченная кривой и осью абсцисс, зависит от температуры.
Ответы: 1) б, д; 2) а, г; 3) в.
22.7. В закрытой пробирке находится одинаковое число молекул водорода и азота. Пробирку вращают с угловой скоростьювокруг оси, проходящей через пробку П. Концентрации азота N2 и водорода H2 вблизи дна Д пробирки связаны соотношением:
а) nH2 nN2 ; б) nH2 nN2 ; в) nH2 nN2 .
22.8. Идеальный газ совершает процесс, при котором величина частоты соударений его молекул со стенкой сосуда не изменяется. Уравнение такого процесса имеет вид:
|
|
|
б) |
p |
const ; |
|
|
p |
const ; |
||
а) p T const ; |
в) pT const ; |
г) |
|||||||||
|
|
T |
|||||||||
|
T |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
д) другое уравнение.
22.9. Концентрация молекул газа одинакова во всех точках. В газе происходит перенос тепла в направлении n ex ey , где ex и ey - единичные векторы декартовой
системы координат. Температура этого газа возрастает в направлении:
а) ex ey б) ex ey в) ex ey г) ex ey
22.10. Указать величину наибольшего КПД, которого можно достичь для прямого циклического процесса при том условии, что температура нагревателя равна 450 К, а температура холодильника равна 300 К:
а) 100%; б) 66,7%; в) 50%; г) 33,3%; д) 25%.
Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года
Вариант №23
23.1. Как изменится давление газа, если увеличить его температуру в 8 раз в таком процессе, при котором соотношение между объёмом и температурой газа
V 3T const : |
|
|
а) не изменится; |
б) увеличится в 4 раза; |
в) уменьшится в 4 раза; |
г) увеличится в 16 раз; |
д) уменьшится в 16 раз? |
|
23.2. Каким процессам соответствуют графики 1-2, 2-3, 3-1? а) 1-2 - изохорное охлаждение; 2-3 - изобарное охлаждение; 3-1 - изотермическое сжатие; б) 1-2 - изохорное нагревание; 2-3 - изобарное нагревание; 3-1 - изотермическое сжатие;
в) 1-2 - изохорное охлаждение; 2-3 - изобарное нагревание; 3-1 - изотермическое сжатие; г) 1-2 - изохорное охлаждение; 2-3 - изобарное нагревание; 3-1
- изотермическое расширение; д) 1-2 - изохорное нагревание; 2-3 - изобарное нагревание; 3-1 - изотермическое расширение.
23.3.Укажите, какой процесс в газе происходит без изменения внутренней энергии: а) адиабатный; б) изотермический; в) изохорный; г) изобарный.
23.4.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 |
|
23.5. 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) |
23, 45, 67 – поступает; |
89, 101 – отдаётся |
|
б) |
12, 910 – поступает; |
34, 56, 78 – отдаётся |
|
в) |
12, 23, 45, 67, 910 – поступает; |
34, 56, 78, 89, 101 – отдаётся |
|
г) |
12, 23, 34, 45, 56, 67 – поступает; |
78, 89, 910, 101 – отдаётся |
|
23.6. |
Величина функции распределения Максвелла fМ v молекул идеального газа |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
по величинам скоростей имеет величину 6 |
m |
exp 1,5 , если значение скоро- |
||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||
2 kT |
||||||||||||||||
сти v совпадает с: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а) наиболее вероятной скоростью молекул газа; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
б) средней скоростью молекул газа; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
в) средней квадратичной скоростью молекул газа; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
г) такое значение функции распределения Максвелла невозможно. |
|
|
|
|||||||||||||
23.7. |
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 |
|||||||
23.8. Давление газа, совершающего изотермический процесс, увеличилось в 2 раза. 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. |
23.9.Азот совершает процесс, при котором коэффициент теплопроводности газа не меняется. Такой процесс будет:
а) изобарным; б) изохорным; в) изотермическим; г) адиабатическим.
23.10.Тепловая машина работает по циклу две изобары 1-2 и 3-4 и
две изохоры 2-3 и 4-1. Как изменится энтропия рабочего тела в процессе изохорного охлаждения 2-3?
а) энтропия возрастёт; б) энтропия уменьшится; в) энтропия не изменится.
Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года
Вариант №24
24.1. Идеальный газ совершает процесс 1 2 , изображённый на диаграмме V-p, где p2 3p1 , V1 3V2 . Что происходит с величиной температуры Т газа при таком процессе:
а) Т уменьшается; |
б) Т не изменяется; |
|
|
|
в) Т увеличивается ? |
|
|
|
|
24.2. Укажите неверное утверждение: |
|
|
||
а) уравнение изобарного процесса имеет вид |
V |
const ; |
||
T |
||||
|
|
|
||
б) уравнение адиабаты идеального газа можно записать в форме TV 1 const ;
в) при изотермическом расширении идеального газа в 2 раза его давление увеличивается в 2 раза; г) при адиабатическом нагревании газа его объем уменьшается;
24.3. Один моль гелия, который является идеальным газом, имеет температуру Т, давление р и заполняет сосуд с объёмом V. Правильной формулой для внутренней энергии гелия будет:
а) U 52 RT ; б) U 23 pV ; в) U 3RT ; г) U 32 pV .
24.4. Один моль идеального одноатомного газа совершает процесс, при котором мо-
лярная теплоёмкость процесса равна C Q 5 R , где R – универсальная газовая dT 2
постоянная. Такой процесс будет:
а) адиабатическим; б) изобарическим; в) изотермическим; г) изохорическим. 24.5. 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; |
34, 41 – отдаётся |
|
б) |
12, 41 – поступает; |
23 – отдаётся |
в) 41 – поступает; 23 – отдаётся |
г) |
23 – поступает; 41 – отдаётся |
|
|
24.6. Величина функции распределения Максвелла fМ v молекул идеального газа
по величинам скоростей имеет величину 4 |
|
m |
|
exp 1 , если значение скорости v |
|
|
|||
2 kT |
совпадает с:
а) наиболее вероятной скоростью молекул газа; б) средней скоростью молекул газа; в) средней квадратичной скоростью молекул газа;
г) такое значение функции распределения Максвелла невозможно.
24.7. В формуле распределения Больцмана dn const exp U
kT dV величина dn
это число молекул:
а) в объёме dV, в котором величина потенциальной энергии молекулы равна U; б) с величиной потенциальной энергии от U до U+dU;
в) с энергией от |
i |
kT до |
i |
k T dT ; |
г) в единице объёма. |
|
2 |
2 |
|||||
|
|
|
|
24.8. Частота соударений молекул газа со стенкой сосуда не будет изменяться, если газ совершает процесс, описываемый уравнением:
|
p |
const ; б) p |
|
|
|
|
p |
|
|
||
а) |
V const ; |
в) |
const ; |
г) pV const ; |
|||||||
|
|
V |
|||||||||
|
V |
|
|
|
|
|
|
||||
д) другое уравнение. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
24.9. 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
24.10. Тепловая машина работает по циклу две изобары 1-2 и 3-4 и две изохоры 2-3 и 4-1. Как изменится энтропия рабочего тела в процессе изобарного расширения 1-2?
а) энтропия возрастёт; б) энтропия уменьшится; в) энтропия не изменится.
Номер варианта соответствует порядковому номеру студента в списке группы в лабораторном журнале кафедры физики Задание необходимо сдать до 23 мая 2014 года
Вариант №25
25.1.Укажите правильное утверждение об универсальной газовой постоянной R… а) R равна количеству теплоты, сообщаемому газу массой 1 кг для нагревания его на 1 К; б) R равна работе, совершаемой одним молем газа при нагревании его на 1 К при постоянном давлении;
в) R равна числу молекул, содержащихся в 1 моле вещества;
г) R численно равна массе одного моля вещества при нормальных условиях;
д) R численно равна отношению количества теплоты, сообщаемого газу, к изменению его температуры.
25.2.Определите, как изменяется плотность газа при изобарическом процессе, если температура газа увеличивается в 2 раза:
а) плотность увеличивается в 4 раза; |
б) плотность уменьшается в 2 раза; |
в) плотность увеличивается в 2 раза; |
г) плотность уменьшается в 4 раза; |
д) плотность не меняется. |
|
25.3. Выбрать формулу, не соответствующую изотермическому процессу:
а) А |
|
m |
|
|
p |
|
|
|
б) Q A |
|
в) p1V1 p2V2 ; |
|
|||||
|
|
RT ln |
|
|
1 |
|
; |
|
; |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
p2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
г) pV const ; |
|
|
|
|
|
|
д) A p V2 |
V1 . |
|
|
|
|
|||||
25.4. |
|
Молярные теплоёмкости водяного пара в процессах 1 2 и |
|||||||||||||||
1 3 равны C1 |
и |
C 2 |
соответственно. Величина отношения |
C |
2 C1 |
||||||||||||
|
C 2 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
равна: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а) |
1 |
|
|
|
|
|
|
б) |
|
1 |
|
в) |
2 |
г) |
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
5 |
3 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
25.5. 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.