Карты для подготовки к ЕГЭ: Тепловые явления

2.1.1. МОДЕЛИ СТРОЕНИЯ ГАЗОВ, ЖИДКОСТЕЙ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ.

№ п/п

ЗНАТЬ

ДИАГНОСТИКА

ЗАДАНИЯ

Одно и то же вещество может находиться в различных состоя­ниях: твердом, жидком и газообразном. Их называют агрегатные состояния вещества.

При переходе вещества из жидкого состояния в газообразное …

А. увеличивается среднее расстояние между его молекулами

Б. молекулы почти перестают притягиваться друг к другу

В. полностью теряется упорядоченность в расположении его молекул

№№ 545, 546, 547.549, 552,553.

Сборник задач по физике 10-11

Составитель Г.Н.Степанова.

В газах расстояние между молекулами намного больше размеров самих молекул, они слабо притягива­ются друг к другу. Газы не имеют собственной формы и по­стоянного объема.

Молекулы газа движутся свободно, не притягиваются друг к другу и заполняют весь сосуд. Газы легко сжимаются, смешиваются в любых пропорциях.

Расстояние между молекулами вещества много больше размеров самих молекул. Двигаясь во всех направлениях, и почти не взаимодействуя друг с другом, молекулы быстро распределяются по всему сосуду. Какому состоянию это соответствует?

1. газам

2. жидкостям

3. газам и жидкостям

4. жидкостям и твёрдым телам

Молекулы жидкости расположены близко друг к другу. Расстоя­ния между каждыми двумя молекулами меньше размеров молекул. Притяжение между ними значительное. Молекулы жидкости не расходятся на большие расстояния, и жидкость в обычных условиях сохраняет свой объем. Молекулы могут скачками менять свое положение. Жидкость не сохраняет свою форму и принимает форму сосуда. Они текучи. Не всегда смешиваемы.

В жидкостях частицы совершают колебания возле положения равновесия, сталкиваясь с соседними частицами. Время от времени частица совершает прыжок к другому положению равновесия. Какое свойство жидкостей можно объяснить таким характером движения частиц?

1. малую сжимаемость

2. текучесть

3. давление на дно сосуда

4. изменение объёма при нагревании

Молекулы расположены упорядоченно (кристаллическая решетка), силы притяжения велики. Колеблются около узла кристаллической решетки. Твердые тела имеют постоянную форму и объем, упруги. Деформация тел требует значительных усилий.

«Частицы вещества притягиваются друг к другу». Это утверждение соответствует модели

1. газам

2. жидкостям

3. газам и жидкостям

4. жидкостям и твёрдым телам

2.1.9. АБСОЛЮТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА КАК МЕРА СРЕДНЕЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ЧАСТИЦ.

№ п/п

ЗНАТЬ

ДИАГНОСТИКА

ЗАДАНИЯ

Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы не зависит от её природы и пропорциональна абсолютной температуре газа T. Отсюда следует, что абсолютная температура является мерой средней кинетической энергии молекул. Для одноатомного газа: где k = 1,38·10 ^-23 Дж/К - постоянная Больцмана,

Внутренняя энергия воздуха в теннисном мяче увеличится, если мяч

1. опустить в воду, температура которой равна температуре мяча;

2. поднять над поверхностью Земли;

3. нагреть;

4. привести в движение с большой скоростью.

№№ 478,479, 480,484.

Задачник 10 - 11 классы.

А.П.Рымкевич.

С увеличением температуры возрастает скорость движения молекул, кинетическая энергия молекул.

При уменьшении температуры - энергия уменьшается.

Скорость движения молекул идеального газа увеличилась вдвое, как изменилась абсолютная температура?

Соотношение между температурой по шкале Цельсия и шкале Кельвина, а переход от одной шкалы к другой осуществляется по формулам:
T = 273 + t,

t = T - 273.

Температура, при которой должно прекратиться поступательное движение молекул, называется абсолютным нулем.

В закрытом недеформируемом сосуде находится идеальный газ при температуре 10 оС. Чтобы давление газа в сосуде увеличилось в 2 раза, его температуру надо повысить до

1. 20 оС;

2. 283 оС;

3. 293 оС;

4. 293 К

Формула Больцмана:
где i - число степеней свободы, принимающее значения:
i = 3 для одноатомного газа,
i = 5 для двухатомного газа,
i = 6 для многоатомного газа.

Температура воды повысилась с 290 К до 340 К. На сколько увеличилась средняя энергия

поступательного движения молекул?

2.1.10. УРАВНЕНИЕ МЕНДЕЛЕЕВА - КЛАПЕЙРОНА.

№ п/п

ЗНАТЬ

ДИАГНОСТИКА

ЗАДАНИЯ

, где R = 8,31 Дж/(K·моль) - универсальная газовая постоянная

Каково давление сжатого воздуха, находящегося в баллоне вместимостью 20 л при 12°С, если масса этого воздуха 2 кг?

№№ 493,494, 495,496, 498.

Задачник 10 - 11 классы.

А.П.Рымкевич

Состояние некоторой массы газа определяется тремя термодинамическими параметрами: давлением р, объемом V и температурой Т, где каждая из переменных является функцией двух других.

В сосуде закрытом поршнем находится идеальный газ. С помощью графика изменения

давления газа в зависимости от его температуры определите, какому состоянию

соответствует наименьшее состояние объема

Для данной массы газа произведение его давления на объем, деленное на температуру - величина постоянная. Уравнение Клапейрона.

1. При сжатии объем данной массы идеального газа уменьшился в 2 раза, давление газа уменьшилось в 2 раза. Абсолютная температура газа при этом:

1. увеличилась в 2 раза.

2. уменьшилась в 2 раза

3. уменьшилась в 4 раза

4. не изменилась.

2. Давление неизменного количества идеального газа уменьшилось в 2 раза, а его температура

уменьшилась в 4 раза. Как изменился при этом объем газа?

Для одного моля газа при нормальных условиях это отношение равно универсальной газовой постоянной.

R=8,31Дж/(моль·К).

Нормальные условия: р= 1,013*105 Па, Т0 = 273,15 К, V = 22,4 *10-3 м3/моль

1 моль идеального газа занимает сосуд объемом V=22,6 литра при давлении p=1 атм. Какова при этом температура T газа?

2.1.12. ИЗОПРОЦЕССЫ: ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ.

№ п/п

ЗНАТЬ

ДИАГНОСТИКА

ЗАДАНИЯ

Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре называют изотермическим.

При неизменной абсолютной температуре концентрацию молекул идеального газа уменьшили в 4 раза. При этом давление газа

5. увеличилось в 4 раза.

6. уменьшилось в 2 раза

7. уменьшилось в 4 раза

8. не изменилось.

№№ 515 - 526

Задачник 10 - 11 классы.

А.П.Рымкевич

График процесса, происходящего при постоянной температуре, называется изотермой

На рисунке показаны графики четырех процессов изменения состояния данной массы идеального газа. Изотермическим сжатием является процесс: 1) 1, 2) 2, 3) 3, 4) 4.

Закон Бойля-Мариотта: Для данной массы газа произведение давления газа на его объем постоянно, если температура газа не меняется: при Т = const

p1V1=p2V2

1.Газ объемом 21л изотермически сжали до 14 л. На сколько паскалей изменилось давление газа, если до сжатия оно было равно 3 атмосферы?

2.При изотермическом расширении водорода, его давление уменьшилось в 3 раза, а объем стал равен 15 л.Найдите начальное и конечное давление, если температура газа 27 С.

2.1.12. ИЗОПРОЦЕССЫ: ИЗОХОРНЫЙ.

№ п/п

ЗНАТЬ

ДИАГНОСТИКА

ЗАДАНИЯ

Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объеме называют изохорным. Ecли V = const , то

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

1) увеличится

2) уменьшится

3) увеличится или уменьшится в зависимости от атмосферного давления

4) не изменится

№№ 527 - 533

Задачник 10 - 11 классы.

А.П.Рымкевич

График процесса, происходящего при постоянном объеме, называется изохорой.

Что происходит с давлением и температурой при переходе газа из состояния 1 в состояние 2?

Закон Шарля: Давление данной массы газа при постоянном объеме прямо пропорционально абсолютной температуре:

1. Температура газа в результате изохорного нагревания увеличилась в 2,5 раза. Найдите конечное давление газа, если давление возросло на 150 кПа.

2. В закрытом недеформируемом сосуде находится идеальный газ при температуре 10 оС. Чтобы давление газа в сосуде увеличилось в 2 раза, до какого значения надо повысить его температуру?

2.1.12. ИЗОПРОЦЕССЫ: ИЗОБАРНЫЙ.

№ п/п

ЗНАТЬ

ДИАГНОСТИКА

ЗАДАНИЯ

Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении называют изобарным.

Объем идеального газа увеличился в 2 раза, давление газа при этом не изменилось. Как изменилась абсолютная температура газа? Масса газа постоянна.

1. Увеличилась в 2 раза.

2. Уменьшилась в 2 раза.

3. Увеличилась в 4 раза.

4. Уменьшилась в 4 раза.

№№ 534 - 540.

Задачник 10 - 11 классы.

А.П.Рымкевич

График процесса, происходящего при постоянном давлении, называется изобарой

Как изменится давление газа при переходе из состояния 1 в состояние 2?

Закон Гей-Люссака: Объем данной массы газа при постоянном давлении прямо пропорционален абсолютной температуре:

1. Под массивным поршнем находится газ объемом 20 л. В результате изобарного охлаждения объем газа уменьшается на 12 л. Во сколько раз изменится температура газа?

2. При изобарном нагревании температура увеличилась в 4 раза, изменение объема 6 л. Найдите начальный и конечный объем газа.

2.2.1 ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ.

№ п/п

ЗНАТЬ

ДИАГНОСТИКА

ЗАДАНИЯ

Внутренняя энергия газа, в общем случае, состоит из кинетической энергии поступательного и вращательного движения молекул, энергии внутреннего (колебательного) движения атомов в молекуле, а также потенциальной энергии взаимодействия молекул.

В теплую комнату внесли тающий лед. Как изменится его внутренняя энергия к тому моменту

времени, когда он полностью растает?

№№ 620- 633

Задачник 10 - 11 классы.

А.П.Рымкевич

, где i - число степеней свободы

На сколько изменилась внутренняя энергия гелия массой 200 г при увеличении температуры

на 20°С? Молярная масса гелия 4 · 10-3 кг/моль.

Внутренняя энергия U тела однозначно определяется макроскопическими параметрами, характеризующими состояние тела.

1. Внутренняя энергия одноатомного идеального газа в закрытом сосуде увеличилась в 4 раза.

Что произошло с температурой газа?

4. Давление одноатомного идеального газа, находящегося в сосуде объемом V=0,02 м3, равно p=100 к Па. Чему равна внутренняя энергия U этого газа?

5. Три моля идеального одноатомного газа получили при постоянном давлении некоторое количество теплоты ΔQ, и при этом температура газа повысилась на ΔT=4К. Чему равно ΔQ?

Существует два способа обмена энергией между закрытой системой и внешними телами: путем совершения работы; путем теплообмена. В первом случае изменение внутренней энергии численно равно совершенной работе, во втором - переданному количеству теплоты.

Если над телом совершают работу, его внутренняя энергия увеличивается, если само тело совершает работу - уменьшается.

Если система получает извне некоторое количество теплоты, ее внутренняя энергия растете; если отдает - уменьшается.

2.2.4. КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ. УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ВЕЩЕСТВА.

№ п/п

ЗНАТЬ

ДИАГНОСТИКА

ЗАДАНИЯ

Количество теплоты́ - энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче

Количество теплоты, которым обладает тело зависит от его температуры и от его массы.

На рисунке приведен график зависимости температуры твердого тела от полученного им количества теплоты. Масса тела 4 кг. Какова удельная теплоемкость вещества этого тела?

№№ 645 - 648, 654, 655, 661- 663.

Задачник 10 - 11 классы.

А.П.Рымкевич

Удельная теплоёмкость (Удельная теплота нагревания, обозначается как c) вещества определяется как количество тепловой энергии, необходимой для повышения температуры одного килограмма вещества на один градус по Цельсию.

Единицей СИ для удельной теплоёмкости является Джоуль на килограмм-Кельвин. Удельная теплоемкость различных веществ различна ( «табличная» величина)

Количество теплоты, которое тело получает при нагревании (а при охлаждении отдает) зависит от массы вещества, его удельной теплоемкости и разности начальной и конечной температур.

Q=cmDT - теплота на нагрев (охлаждение)

1. Медь плавится при постоянной температуре 1085°С. Поглощается или выделяется энергия в

этом процессе?

2. При отвердевании 100 кг стали при температуре плавления выделилось 8,2 МДж теплоты.

Какова удельная теплота плавления стали?

3. При передаче твердому телу количества теплоты Q при постоянной температуре Т

происходит превращение вещества массой m из жидкого состояния в газообразное. Какое выражение

определяет удельную теплоту парообразования этого вещества?

4.В теплоизолированном калориметре имеется m=100 г льда при температуре t0=0 C. Какую массу M пара с температурой t1=100 C надо впустить в калориметр, чтобы весь лед растаял?

Количество теплоты, необходимое для плавления тела ( выделяющееся при кристаллизации) зависит от массы тела и удельной теплоты плавления (кристаллизации).

Количество теплоты, необходимое для парообразования ( выделяющееся при конденсации) зависит от массы тела и удельной теплоты парообразования.

Q=lm - плавление (кристаллизация)

Q=rm - Теплота парообразования (конденсации)

Количество теплоты, выделяющееся при сгорании топлива зависит от рода топлива и его массы.

Q=qm - сгорание.

2.2.7. ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ.

№ п/п

ЗНАТЬ

ДИАГНОСТИКА

ЗАДАНИЯ

Первое начало термодинамики - один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических систем.

Количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил

Над телом совершена работа А внешними силами, и телу передано количество теплоты Q,

Чему равно изменение внутренней энергии ΔU тела?

№№ 658 - 672

Сборник задач по физике 10-11

Составитель Г.Н.Степанова

- первое начало термодинамики, где - работа газа.

или

Над идеальным газом внешние силы совершили работу 300 Дж, а его внутренняя энергия

уменьшилась на 200 Дж. Что происходит в этом процессе с газом?

Если , то это означает, что тепло к системе подводится.

Если , аналогично - тепло отводится.

Если , то систему называют адиабатически изолированной.

На рисунке показан график зависимости давления данной массы одноатомного идеального газа от абсолютной температуры. Газ совершает работу, равную 3 кДж. Какое количество теплоты он получил?

При изотермическом процессе T=const, следовательно:

Q=A

При изохорном процессе V=const, следовательно:

Q=DU

При изобарном процессе p=cons,t следовательно:

DU=Q+pDV

При адиабатном процессе нет теплообмена с внешней средой, работа совершается за счет внутренней энергии системы.

1. Если в некотором процессе вся подведенная к газу теплота равна изменению его внутренней

энергии, то такой процесс является ...

2. Одноатомный идеальный газ, находящийся в сосуде объемом 8 л, нагревают так, что его

давление возрастает с 100 кПа до 200 кПа. Какое количество теплоты передано газу?

3. Идеальный газ совершил работу, равную 300 Дж. При этом внутренняя энергия его

уменьшилась на 300 Дж. Какой это процесс?

2.2.9. КПД ТЕПЛОВОЙ МАШИНЫ.

№ п/п

ЗНАТЬ

ДИАГНОСТИКА

ЗАДАНИЯ

Устройства, в которых происходит преобразование внутренней энергии в механическую, называют тепловыми двигателями.

Приведите примеры тепловых двигателей и опишите, какие переходы энергии в них происходят.

№№ 675 - 678.

Задачник 10 - 11 классы.

А.П.Рымкевич

№ 697 - 702

Сборник задач по физике 10-11

Составитель Г.Н.Степанова

Коэффициент полезного действия тепловой машины, работающей по замкнутому циклу, всегда меньше единицы

1.Определите КПД двигателя трактора, которому для выполнения работы 1,9 · 107Дж потребовалось 1,5 кг топлива с удельной теплотой сгорания 4,2 · 107Дж/кг.

2. Тепловая машина за цикл работы получает от нагревателя 200 Дж теплоты и отдает

холодильнику 40 Дж. Чему равен КПД данной тепловой машины?

Идеальная тепловая машина имеет в качестве рабочего тела идеальный газ. В таком двигателе осуществляется круговой процесс.

Максимальный коэффициент полезного действия идеального цикла

1. Двигатель работает по циклу Карно. Как изменится КПД теплового двигателя, если при постоянной температуре холодильника 17оС температуру нагревателя повысить со 127 до 447оС?

2. Идеальная тепловая машина имеет КПД 30%. Температура холодильника 280 К. Чему равна

температура нагревателя?

В реальных двигателях не удается осуществить цикл, состоящий из идеальных изотермических и адиабатных процессов. Поэтому КПД цикла, осуществляемого в реальных двигателях, всегда меньше, чем КПД цикла Карно (при одних и тех же температурах нагревателей и холодильников):

2.1.13.ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА.

№ п/п

ЗНАТЬ

ДИАГНОСТИКА

ЗАДАНИЯ

Абсолютная влажность - количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха. Из-за малой величины обычно измеряют в г/м3.

1. В воздухе при температуре T=27∘C плотность паров воды равна ρ = 13 г / м 3 . Плотность насыщенных паров воды при этой температуре равна ρ н ≈ 26 г / м3. Чему равна относительная влажность r воздуха при этих условиях?

2. В закрытом сосуде находятся воздух и водяной пар при температуре 24 C. Давление насыщенных паров воды при данной температуре 3 кПа. Каким может быть парциальное давление паров воды в этом сосуде?

3. В комнате объемом 120 куб. метров при температуре 15С относительная влажность составляет 60%. Определите массу водяных паров в воздухе комнаты. Давление насыщенного пара для данной температуры равно 12,79 мм. Рт. Ст.

№№ 548 - 550,

566 - 572.

Задачник 10 - 11 классы.

А.П.Рымкевич

То есть, абсолютная влажность - это плотность водяного пара, содержащегося в воздухе.

Относительная влажность воздуха показывает выраженную в процентах долю, которую составляет плотность пара, содержащегося в данный момент в воздухе, от плотности насыщенного пара для этой же температуры.

или

Относительная влажность воздуха может быть выражена через количество водяного пара в воздухе или через его давление.

Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.

Точка росы для водяного пара в комнате равна 8С. В комнату внесли с балкона сухую бутылку с водой, и вскоре она покрылась мелкими капельками воды. Из этого следует, что

1. температура воздуха на балконе выше 8С

2. влажность воздуха на балконе меньше, чем в комнате

3. влажность воздуха на балконе больше, чем в комнате

4. температура воздуха на балконе ниже 8С

2.1.7.СВЯЗЬ МЕЖДУ ДАВЛЕНИЕИ И СРЕДНЕЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИЕЙ ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА.

№ п/п

ЗНАТЬ

ДИАГНОСТИКА

ЗАДАНИЯ

Основные отличия идеального газа от реального газа:

1. Частицы идеального газа - сферические тела очень малых размеров, практически материальные точки.
2. Между частицами отсутствуют силы межмолекулярного взаимодействия.
3. Соударения частиц являются абсолютно упругими.

1. Давление газа в закрытом сосуде определяется следующими параметрами:

А. температурой;

Б. концентрацией молекул и температурой;

В. концентрацией молекул, средней квадратичной скоростью молекул и их массой.

Какие из утверждений верны?

2. Как изменилось давление одноатомного идеального газа на стенки сосуда в процессе 1 - 2? Масса газа не менялась.

3.В закрытом сосуде вместимостью 0,5 л находится газ массой 3 г. Какое давление этот газ оказывает на стенки сосуда, если средняя квадратичная скорость его молекул 500 м/с?

№№ 567. 568. 571,573.

Сборник задач по физике 10-11

Составитель Г.Н.Степанова

Давление газа создается за счет ударов молекул о стенки сосуда. Молекулы идеального газа при столкновениях со стенками сосуда взаимодействуют с ними по законам механики как упругие тела. Молекул газа очень много, и удары их о стенку следуют один за другим с очень большой частотой.

Давление газа зависит от скорости движения молекул, их массы и «количества ударов», т.е. концентрации молекул.

Зная, что кинетическая энергия равна

_, получим

Средняя кинетическая энергия молекул идеального газа увеличилась в 4 раза. Как при этом

изменилось давление газа на стенки сосуда?