Підготовка до ЗНО. Молекулярна фізика. Термодинаміка

1. У балоні міститься газ кількістю 0,01 моль. Скільки молекул газу в балоні? Уважайте, що стала Авогадро 6•10²³ моль^-1.

2. На рисунку зображено графіки залежності тиску газу P від об'єму V. Укажіть, який із цих графіків відповідає процесу, що відбувається при сталому тиску газу.

3. Яка кількість молекул міститься у двох молях Азоту N₂? Вважайте, що стала Авогадро дорівнює 6•10²³ моль^-1.

4. У посудині, закритій рухомим поршнем, знаходиться ідеальний газ. На рисунку зображено залежність об'єму газу від абсолютної температури. У якому стані тиск газу найбільший?

5. Укажіть вираз, за яким визначається концентрація молекул речовини. N_A - стала Авогадро, - кількість речовини, m - маса речовини, V - об'єм речовини, N - Кількість молекул речовини, M - молярна маса речовини.

6. Під час якого з газових процесів концентрація молекул газу не може змінитися?

7. Згідно з показами манометра тиск гелію в герметично закритому теплоізольованому балоні збільшився в 4 рази. Як змінилася швидкість руху атомів гелію?

8. Кисень знаходиться в балоні під тиском 2,075•10⁵ Па. Температура в балоні дорівнює 47 ⁰С. Яку густину має кисень? Молярна маса кисню становить 0,032 кг/моль, універсальна газова стала дорівнює 8,3 Дж/(моль•К).

9. На рисунку зображено різні циклічні процеси в системі координат p, V ( р-тиск, V - об'єм), які здійснені газом сталої маси. під час якого циклу газ виконав найбільшу роботу?

10. Укажіть правильне твердження щодо адіабатного розширення ідеального газу.

11. Визначте, яку роботу виконує розріджений азот масою 56 г під час ізобарного нагрівання на 50 К. Молярна маса азоту становить 28 г/моль, а універсальна газова стала 8,3 Дж/(моль • К).

12. На скільки зміниться внутрішня енергія льоду масою 3 кг у процесі його танення за нормальних умов (тиск p₀ дорівнює 101 кПа, температура T становить 273 К); питома теплота плавлення льоду дорівнює 3,3•10⁵ Дж/кг.

13. Під час роботи ідеальної теплової машини від нагрівника отримано кількість теплоти, що дорівнює 300 кДж, а холодильнику передано кількість теплоти 100 кДж. Визначте температуру нагрівника, якщо температура холодильника дорівнює 250 К.

14. Яке явище обов'язково відбудеться, якщо помістити помідор на адеякий час у солону воду?

15. Укажіть назву вимірювального приладу, принцип дії якого ґрунтується на процесі зміни об'єму рідини внаслідок зміни температури.

16. Яка з властивостей відрізняє монокристал від полікристалів?

17. Під час вимірювання відносної вологості повітря обидва термометри психрометра, вологий і сухий, показують однакову иемпературу. Це означає що

18. Маленька крапля рідини на горизонтальній скляній поверхні розпливається тонким шаром. Яку форму матиме поверхня цієї рідини біля стінок вертикального скляного капіляра?

19. На скільки зменшиться висота стовпчика води в капілярній трубці діаметром 1 мм, якщо температуру води збільшити з 20 ^∘С до 80 ^∘С? Відомо, що поверхневий натяг води при температурі 20 ^∘С дорівнює 73 мН/м, а при температурі 80 ^∘С — 63 мН/м. Густина води дорівнює 1000 кг/м³, g=10 м/с². Тепловим розширенням тіл під час нагрівання знехтуйте.

20. Відносна вологість повітря в закритому балоні дорівнювала 60 % за температури 30 ^∘C. Визначте відносну вологість повітря в балоні після охолодження повітря до 11 ^∘C.

21. Установіть відповідність між назвою (1-4) та описом явища (А-Д) згідно молекулярно-кінетичною теорією.

22. Установіть процес (1-4) із причиною зміни внутрішньої енергії (А-Д) у ньому

23. Установіть відповідність між фізичним поняттям та його визначенням.

24. Усановіть відповідність між математичним виразом (1-4), який визначає зміст фізичної величини, та назвою приладу (А-Д), за допомогою якого вимірюють цю величину. Позначення: s-шлях, t-час, - густина, g-прискорення вільного падіння, h-висота стовпчика рідини, - густина насиченої пари, m - маса.

25. Середня квадратична швидкість атома гелію становить 3000 м/с. Молярна маса гелію дорівнює 4•10^-3 кг/моль. Уважайте, що універсальна газова стала дорівнює 8 Дж/(К•моль).

1. Визначте внутрішню енергію (кДж) газу кількістю 1 моль.

2. Обчисліть температуру газу (у кельвінах)

   Відповідь 1.    ,   кДж

   Відповідь 2.      ,   К

26. У посудину об'ємом 0,83 м³ налили воду. Потім посудину герметично закрили та нагріли воду до температури 100 ^оС. Уся вода випарувалася й створила тиск 10⁵ Па. Уважайте, що молярна маса води дорівнює 18•10^-3 кг/моль, універсальна газова стала 8,3 Дж/(моль•К).

1. Визначте масу води, яку налили в посудину. Відповідь запишіть в кілограмах (кг) і округліть до сотих.

2. Якою буде відносна вологість повітря в посудині після описаного вище процесу, якщо тиск насиченої пари за температури 100 ^оС дорівнює 100 кПа.

   Відповідь 1:   ,    кг

   Відповідь 2:     ,   %

27. Унаслідок повного згоряння в печі дров масою 2 кг з питомою теплотою згорання 18,9 МДж/кг довели до кипінння воду об'ємом 10 літрів. Початкова температура води становила 10^оС. Уважайте, що питома теплоємність води 4200Дж/(кг•К), її густина - 1000 кг/м³ .

1. Визначте кількість теплоти, яку отримала вода. Відповідь запишіть у мегаджоулях (МДж).

2. Визначте коефіціент корисної дії (ККД) печі. Відповідь запишіть у відсотках (%).

   Відповідь 1   ,    МДж

   Відповідь 2    ,   %

28. В електричному чайнику потужністю 2 кВт за 10 хв можна довести до кипіння воду масою 2 кг, узяту за температури 20 ^оС. Уважайте, що тиск дорівнює 1 атм, питома теплоємність води - 4,2 кДж/(кг•^оС).

1. Обчисліть кількість теплоти, яка необхідна для нагрівання цієї порції води до кипіння.

2. Визначте ККД (коефіціент корисної дії) нагівача. Відповідь запишіть у відсотках (%)

   Відповідь 1     ,   кДж

   відповідь 2    ,   %

29. В автомобільному газовому балоні із метаном (CH₄) місткістю 83 л тиск дорівнює 150 атм, температура становить 27 ^оС. Визначте кількість теплоти, що виділиться внаслідок згорання всього метану, якщо питома теплота його згорання 50 МДж/кг. Уважайте, що універсальна газова стала дорівнює 8,3 Дж/(моль•К), а одна атмосфера становить 10⁵ Па. Молярна маса метану (CH₄) дорівнює 16 г/моль. Відповідь запишіть у мегаджоулях.

    ,   МДж

30. Теплова машина за цикл здійснює роботу 25 Дж і віддає холодильнику кількість теплоти, що дорівнює 75 Дж. Визначте коефіцціент корисної дії теплової машини (у відсотках).

Відповідь:    ,   %

31. Температура нагрівника ідеальної теплової машини дорівнює 527 ^оС, а температура холодильника становить 7 ^оС. Визначте, яку кількість теплоти має передати нагрівник робочому тілу, щоб машина виконала корисну роботу, яка дорівнює 5,2 Кдж. Відповідь запишіть у кілоджоулях.

Відповідь:   ,   кДж.

32. Під час ізобарного нагрівання гелій виконав роботу 30 Дж. Визначте зміну внутрішньої енергії гелію. Відповідь запишіть у джоулях.

Відповідь:    ,   Дж

33. В ідеальній тепловій машині нагрівником є резервуар з водою, що кипить, а холодильником – ємність з льодом, який тане. Яка маса льоду розтане внаслідок виконання машиною роботи 110 кДж? Уважайте, що питома теплота плавлення льоду становить 330 кДж/кг. Відповідь запишіть у грамах.

Відповідь     ,   г

34. На скільки градусів підвищиться температура ідеального одноатомного газу кількістю речовини 3 моль, якщо за сталого тиску йому передали енергію кількістю 2490 Дж?

Універсальну газову сталу вважати рівною 8,3 Дж\(моль•К).

Відповідь:    ,  

35. Щоб відірвати від поверхні рідини тонку горизонтальну дротинку довжиною 8 см і масою 0,48 г, до неї необхідно прикласти силу 12 мН, напрямлену вертикально вгору. Визначте поверхневий натяг рідини, уважаючи, що g=10м/с². Відповідь запишіть у міліньютонах на метр.

Відповідь:    ,   мН/м

36. у змішувач щосекунди надходить холодна вода об'ємом 100 мл, температура якої становить 10 ^оС, і гаряча вода об'ємом 300 мл, температура якої – 90 ^оС. Укажіть температуру води на виході зі змішувача. Теплообмін з навколишнім середовищем не враховуйте. Відповідь вкажіть у градусах Цельсія (^оС).

Відповідь:    ,   ^оС

37. Гарячу воду за температури 90 ^оС долили в калориметр, що містив 220 г холодної води, температура якої дорівнює 19 ^оС. У калориметрі встановилася кінцева температура 35 ^оС. Визначте масу гарячої води. Теплоємність калориметра та теплообмін з навколишнім середовищем не враховуйте. Відповідь запишіть у грамах (г).

Відповідь:    ,   г

38. Визначте кількість теплоти, яка виділиться під час перетворення водяної пари масою 10 г, що мала температуру 100 ^∘C, на воду з температурою 50 ^∘C. Питома теплота пароутворення води дорівнює 2300 кДж/кг, питома теплоємність води становить 4,2 кДж/(кг⋅К). Відповідь запишіть у кілоджоулях.

Відповідь    ,   кДж