Контрольная работа по теме "МКТ. Термодинамика"

Время выполнения работы 90 минут. Максимальный балл 100.

Критерии оценки:

задания части 1 – правильный ответ 8 баллов; неправильный ответ 0 баллов;

задания части 2 - правильный ответ 2 балла; частично правильный 1 балл, неправильный ответ 0 баллов;

задания части 3 - правильный ответ 10-11 баллов с учетом соблюдения правил оформления и решения задач с объяснением; неправильный ответ 0 баллов.

Содержимое разработки

Контрольная работа по теме «МКТ. Термодинамика»

Вариант 1

Часть 1

  1. Среднюю кинетическую энергию теплового движения молекул разреженного газа уменьшили в 2 раза и концентрацию молекул газа уменьшили в 2 раза. Чему равно отношение конечного давления к начальному?

  2. В сосуде находится некоторое количество идеального газа. Во сколько раз изменится температура газа, если он перейдет из состояния 1 в состояние 2 (см. рис.)?

  3. Газообразный кислород находится в сосуде объемом 33,2 литра. Давление газа 150 кПа, его температура 127 °C. Определите массу газа в этом сосуде. Ответ выразите в граммах и округлите до целого числа.

  4. В закрытом сосуде с жесткими стенками содержится идеальный газ при температуре 27 °C. Температуру газа повысили до 147 °C. Во сколько раз изменилось давление этого газа? Ответ округлите до десятых долей.

  5. Температура куска металла с удельной теплоемкостью 900 Дж/⁠(кг · К) понизилась со 120 °С до 40 °С. При этом выделилось количество теплоты, равное 108 кДж. Чему равна масса этого куска металла? Ответ дайте в килограммах.

  6. В некотором процессе идеальный газ получил количество теплоты 50 Дж. При этом внутренняя энергия газа увеличилась на 20 Дж. Чему равна работа, совершенная газом в этом процессе?

  7. Тепловая машина с КПД 60% за цикл работы отдает холодильнику 100 Дж. Какое количество теплоты за цикл машина получает от нагревателя? (Ответ дайте в джоулях.)

  8. Температура холодильника тепловой машины 400 К, температура нагревателя на 600 К больше, чем у холодильника. Каков максимально возможный КПД машины? (Ответ дайте в процентах.)


Часть 2

В1 На рисунке показан график изменения температуры T вещества при постоянном давлении по мере выделения им количества теплоты Q. В начальный момент времени вещество находилось в газообразном состоянии.

Какие участки графика соответствуют кристаллизации вещества и остыванию жидкости? Установите соответствие между тепловыми процессами и участками графика.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

 ПРОЦЕССЫ

УЧАСТКИ ГРАФИКА

А)  Кристаллизация вещества

Б)  Остывание жидкости

1)  1

2)  2

3)  3

4)  4


A

Б

 

 

 

В2 На рисунке изображена диаграмма четырех последовательных изменений состояния 2 моль идеального газа. Какие процессы связаны с наименьшим положительным значением работы газа и наибольшим положительным значением работы внешних сил?

Установите соответствие между такими процессами и номерами процессов на диаграмме. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

 ПРОЦЕСС

НОМЕРА ПРОЦЕССОВ

А)  Работа газа положительна и минимальна

Б)  Работа внешних сил положительна и максимальна

1)  1

2)  2

3)  3

4)  4

 

A

Б

 

 


Ч асть 3

В3. Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, график которого изображен на рисунке в координатах p  — n, где p  — давление газа, n  — его концентрация. Определите, получает газ теплоту или отдает в процессах 1–2 и 2–3. Ответ поясните, опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики.

В4. Кусок льда опустили в термос с водой массой 1100 г, имеющей начальную температуру 15°С. Начальная температура льда равна 0°С. При достижении теплового равновесия в воде остаётся плавать кусочек льда. Какая масса льда растаяла в процессе перехода к тепловому равновесию? Теплоёмкостью термоса можно пренебречь.

В 5. Какую работу совершает газ и как изменилась его внутренняя энергия при переходе из состояния 1 в состояние 3? Ответ дайте в килоджоулях.





Вариант 2

Часть 1

  1. К онцентрацию молекул одноатомного идеального газа уменьшили в 5 раз. Одновременно в 2 раза увеличили среднюю энергию хаотичного движения молекул газа. Чему равно отношение конечного давления к начальному?

  2. В сосуде находится некоторое количество идеального газа. Во сколько раз изменится температура газа, если он перейдет из состояния 1 в состояние 2 (см. рис.)?

  3. В баллоне объемом 1,66 м3 находится 2 кг молекулярного кислорода при давлении 105 Па. Какова температура кислорода? Ответ выразите в кельвинах и округлите до целых.

  4. Температура воздуха в замкнутом сосуде равна 273 К. До какой температуры нужно нагреть воздух в сосуде при постоянном объеме, чтобы его давление утроилось?

  5. Температура твердого тела увеличилась от 200 К до 500К при этом тело получило 500Дж количества теплоты. Масса тела 2 кг. Какова удельная теплоемкость вещества этого тела? Ответ запишите в джоулях на килограмм на кельвин.

  6. Внешние силы совершили над газом работу 400 Дж, а внутренняя энергия газа увеличилась при этом на 700 Дж. Какое количество теплоты газ получил от окружающей среды? Ответ запишите в джоулях.

  7. Тепловая машина с КПД 40% за цикл работы отдает холодильнику 60 Дж. Какое количество теплоты за цикл машина получает от нагревателя? (Ответ дайте в джоулях.)

  8. Температура холодильника тепловой машины 300 К, температура нагревателя на 300 К больше, чем у холодильника. Каков максимально возможный КПД машины? (Ответ дайте в процентах.)


Часть 2

В1 На рисунке показан график изменения температуры Т вещества при постоянном давлении по мере выделения им количества теплоты Q. В начальный момент времени вещество находилось в газообразном состоянии. Какие участки графика соответствуют конденсации пара и остыванию вещества в твердом состоянии?

Установите соответствие между тепловыми процессами и участками графика. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

 ПРОЦЕССЫ

УЧАСТКИ ГРАФИКА

А)  Конденсация пара

Б)  Остывание твердого вещества

1)  1

2)  2

3)  3

4)  4


 A

Б

 

 


В2 На рисунке изображена диаграмма четырех последовательных изменений состояния 2 моль идеального газа. Какие процессы связаны с наибольшими положительными значениями работы газа и работы внешних сил?

 

Установите соответствие между такими процессами и номерами процессов на диаграмме. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ПРОЦЕССЫ

НОМЕРА ПРОЦЕССОВ

А)  Работа газа положительна и максимальна

Б)  Работа внешних сил положительна и максимальна

1)  1

2)  2

3)  3

4)  4

 

A

Б

 

 


Часть 3

В 3. Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, график которого изображен на рисунке в координатах p  — n, где p  — давление газа, n  — его концентрация. Определите, получает газ теплоту или отдает в процессах 1–2 и 2–3. Ответ поясните, опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики.

В4. В калориметр поместили 150 г тающего льда и долили 200 г воды при температуре 100°С. Какая температура установилась в калориметре после этого снег растаял?

В 5. Какую работу совершает газ и как изменилась его внутренняя энергия при переходе из состояния 1 в состояние 3? Ответ дайте в килоджоулях.



Вариант 3

Часть 1

  1. П ри неизменной концентрации молекул идеального газа средняя квадратичная скорость теплового движения его молекул уменьшилась в 2 раза. Чему равно отношение конечного давления к начальному?

  2. В сосуде находится некоторое количество идеального газа. Во сколько раз изменится температура газа, если он перейдет из состояния 1 в состояние 2 (см. рис.)?

  3. В резервуаре находится 20 кг азота при температуре 300 К и давлении 105 Па. Чему равен объем резервуара? Ответ выразите в кубических метрах и округлите до целых.

  4. В закрытом баллоне находится воздух при температуре 300 К и давлении 100 кПа. Баллон нагрели до 450 К. Определите давление воздуха в баллоне в результате нагревания. Запишите ответ в кПа

  5. Какое количество теплоты необходимо, чтобы нагреть 1 л воды от 20 °C до 100 °C?

Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/⁠(кг · К). Ответ дайте в килоджоулях.

  1. Внешние силы совершили над газом работу 60 Дж, при этом внутренняя энергия газа уменьшилась на 40 Дж. Какое количество теплоты отдал газ в этом процессе? Ответ запишите в джоулях.

  2. Идеальная тепловая машина с КПД 20% за цикл работы отдает холодильнику 80 Дж. Какую полезную работу машина совершает за цикл? (Ответ дайте в джоулях.)

  3. Температура холодильника тепловой машины 400 К, температура нагревателя на 100 К больше, чем у холодильника. Каков максимально возможный КПД машины? (Ответ дайте в процентах.)


Часть 2

В1 В цилиндре под поршнем находится твердое вещество. Цилиндр поместили в раскаленную печь. На рисунке показан график изменения температуры Т вещества по мере поглощения им количества теплоты Q. Какие участки графика соответствуют нагреванию вещества в газообразном состоянии и кипению жидкости?

Установите соответствие между тепловыми процессами и участками графика. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ПРОЦЕССЫ

УЧАСТКИ ГРАФИКА

А)  Нагревание вещества в газообразном состоянии

Б)  Кипение жидкости

1)  1

2)  2

3)  3

4)  4

 

A

Б

 

 


В2 На рисунке изображена диаграмма четырех последовательных изменений состояния 2 моль идеального газа. Какие процессы связаны с наименьшим положительным значением работы газа и работы внешних сил?

Установите соответствие между такими процессами и номерами процессов на диаграмме. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ПРОЦЕССЫ

НОМЕРА ПРОЦЕССОВ

А)  Работа газа положительна и минимальна

Б)  Работа внешних сил положительна и минимальна

1)  1

2)  2

3)  3

4)  4

 

A

Б

 

 


Часть 3

В3. Один моль идеального одноатомного газа участвует в процессе, его график V−р дан ниже (V  — объем, p  — давление). Определите, получает газ теплоту или отдает в процессах 1–2 и 2–3. Ответ поясните через законы молекулярной физики и термодинамики.

В4. В стакан, содержащий лёд при температуре 0°С, налили воду, имеющую температуру 33°С. Каково отношение массы воды к массе льда, если весь лёд растаял и в стакане установилась температура 0°С? Теплообменом с окружающим воздухом пренебречь.

В5. Какую работу совершает газ и как изменилась его внутренняя энергия при переходе из состояния 1 в состояние 3? Ответ дайте в килоджоулях.


Вариант 4

Часть 1

  1. Во сколько раз изменится абсолютная температура газа при увеличении средней кинетической энергии теплового движения молекул в 2 раза?

  2. В сосуде находится некоторое количество идеального газа. Во сколько раз изменится температура газа, если он перейдет из состояния 1 в состояние 2 (см. рис.)?

  3. При какой температуре молеку­лы кислорода имеют среднюю квадра­тичную скорость 700 м/с? Ответ округлите до целых.

  4. В результате изохорного перехода 1 моль идеального газа перевели из начальной точки в конечную, уменьшив его давление в 3 раза, при этом конечная температура 630 К. Найдите начальную температуру газа. Ответ запишите в Кельвинах.

  5. Какое количество теплоты необходимо для нагревания куска свинца массой 2 кг, взятого при температуре 27 °C до температуры плавления? Удельная теплоемкость свинца  — 130 Дж/(кг·°С), температура плавления свинца  — 327°С. Ответ дайте в кДж.

  6. Газ получил от окружающей среды количество теплоты 600 Дж, при этом внешние силы совершили над ним работу, равную 300 Дж. Масса газа не менялась. На сколько увеличилась внутренняя энергия газа? Ответ запишите в джоулях.

  7. Идеальная тепловая машина с КПД 60% за цикл работы получает от нагревателя 50 Дж. Какое количество теплоты машина отдает за цикл холодильнику? (Ответ дайте в джоулях.)

  8. Температура нагревателя тепловой машины 500 К, температура холодильника на 300 К меньше, чем у нагревателя. Максимально возможный КПД машины? (Ответ дайте в процентах.)


Часть 2

В1 В цилиндре под поршнем находится твердое вещество. Цилиндр поместили в раскаленную печь. На рисунке показан график изменения температуры Т вещества по мере поглощения им количества теплоты Q. Какие участки графика соответствуют плавлению вещества и нагреванию вещества в газообразном состоянии?

Установите соответствие между тепловыми процессами и участками графика. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

 

ПРОЦЕССЫ

УЧАСТКИ ГРАФИКА

А)  Плавление

Б)  Нагревание газа

1)  1

2)  2

3)  3

4)  4

 

A

Б

 

 

В2 На рисунке изображена диаграмма четырех последовательных изменений состояния 2 моль идеального газа. Какие процессы связаны с наименьшим положительным значением работы газа и наибольшим положительным значением работы внешних сил?

 

Установите соответствие между такими процессами и номерами процессов на диаграмме.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ПРОЦЕССЫ

НОМЕРА ПРОЦЕССОВ

А)  Работа газа положительна и минимальна

Б)  Работа внешних сил положительна и максимальна

1)  1

2)  2

3)  3

4)  4

 

A

Б

 

 


Часть 3

В3. Постоянное количество одноатомного идеального газа участвует в процессе, график которого изображен на рисунке в координатах p  — n, где p  — давление газа, n  — его концентрация. Определите, получает газ теплоту или отдает в процессах 1–2 и 2–3. Ответ поясните, опираясь на законы молекулярной физики и термодинамики.

В4. В калориметр со льдом массой 400 г и температурой 0°С добавили воды массой 2 кг с температурой 70°С. Определить установившуюся температуру в калориметре. Удельная теплота плавления льда 3,3·105 Дж/кг, удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К)

В5. Какую работу совершает газ и как изменилась его внутренняя энергия при переходе из состояния 1 в состояние 3? Ответ дайте в килоджоулях.




Время выполнения работы 90 минут. Максимальный балл 100.

Критерии оценки:

задания части 1 – правильный ответ 8 баллов; неправильный ответ 0 баллов;

задания части 2 - правильный ответ 2 балла; частично правильный 1 балл, неправильный ответ 0 баллов;

задания части 3 - правильный ответ 10-11 баллов с учетом соблюдения правил оформления и решения задач с объяснением; неправильный ответ 0 баллов.

Часть 1

1

2

3

4

5

6

7

8

1

0,25

4

48

1,4

1,5

30

250

60

2

0,4

2,25

320

819

1000

300

100

50

3

0,25

6

18

150.

336

100

20

20

4

2

1,5

629

1890

78

900

20

60


Часть 2

В1

А

В

1

3

2

2

1

4

3

4

3

4

1

4

В2

А

В

1

1

4

2

2

4

3

3

1

4

3

2

Часть 3

В3

В4

В5

1

газ на участке 1–2 принимал теплоту, на участке 2–3 отдавал теплоту.

m1=

m1= = 0,21 кг

А=p·ΔV

ΔU=

А=1·105(0,2-0,1) = 10·103Дж

ΔU= (3·105·0,2-1·105·0,1) =75·103Дж

2

газ получает положительное количество теплоты в процессах 1–2 и 2–3.

t = -

t = 100 - = 41°С

А=p·ΔV

ΔU=

А=1·105(0,4-0,2) = 2·103Дж

ΔU= (0,5·105·0,4-1·105·0,2) =0 Дж

3

в данном процессе количество теплоты положительное, газ теплоту получает

2,38

А=p·ΔV

ΔU=

А=2·105(0,06-0,03) = 6·103Дж

ΔU= (1·105·0,06-2·105·0,03) =0 Дж

4

газ получает положительное количество теплоты в процессах 1–2 и 2–3.

t = -

t = 70 - = 54,3°С

А=p·ΔV

ΔU=

А=1·105(0,02-0,01) = 1·103Дж

ΔU= (1·105·0,02-1·105·0,01) =7,5·103Дж




Сохранить у себя:
Контрольная работа по теме "МКТ. Термодинамика"

Получите свидетельство о публикации сразу после загрузки работы



Получите бесплатно свидетельство о публикации сразу после добавления разработки