Контрольная работа на тему «МКТ. Термодинамика. Тепловые двигатели. Влажность. Агрегатные состояния вещества»

Задание 1

Один моль одноатомного идеального газа участвует в процессе 1 − 2, график которого изображён на VT−диаграмме. Определите для этого процесса отношение изменения внутренней энергии газа к величине сообщённого газу количества теплоты.

Задание 2

Какую работу совершает газ при переходе из состояния 1 в состояние 3? (Ответ дайте в кДж.)

Задание 3

Давление постоянного количества идеального газа возрастает с ростом объёма по линейному закону от значения 10⁵ Па до значения 3 · 10⁵ Па. Объём газа при этом увеличивается от 0,5 м³ до 2,5 м³. Какую работу совершает газ в этом процессе? Ответ выразите в кДж.

Задание 4

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

Задание 5

Температура нагревателя тепловой машины 900 К, температура холодильника на 300 К меньше, чем у нагревателя. Каков максимально возможный КПД машины? (Ответ дайте в процентах, округлив до целых.)

Задание 6

В таблице приведена зависимость КПД идеальной тепловой машины от температуры ее нагревателя при неизменной температуре холодильника. Чему равна температура холодильника этой тепловой машины? (Ответ дайте в кельвинах.)

Задание 7

На рисунке представлены два термометра, используемые для определения относительной влажности воздуха с помощью психрометрической таблицы, в которой влажность указана в процентах.

Психрометрическая таблица представлена ниже.

	Разность показаний сухого и влажного термометров

Какой была относительная влажность воздуха в тот момент, когда проводилась съемка? (Ответ дайте в процентах.)

Задание 8

Давление насыщенного пара при температуре 15 °С равно 1,71 кПа. Если относительная влажность воздуха равна 59 % то каково парциальное давление пара при температуре 15 °С? (Ответ дайте в паскалях.)

Задание 9

В сосуде с подвижным поршнем находятся вода и её насыщенный пар. Объём пара изотермически уменьшили в 2 раза. Во сколько раз увеличилась концентрация молекул пара?

Задание 10Относительная влажность воздуха в комнате равна 40%. Чему равно отношение — концентрации молекул воды в воздухе комнаты к концентрации молекул воды в насыщенном водяном паре при той же температуре?

Задание 11

Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде 25 %. Какой будет относительная влажность, если объём сосуда при неизменной температуре уменьшить в 3 раза? (Ответ дать в процентах.)

Задание 12

На рисунке изображена зависимость давления p насыщенного водяного пара от температуры T. Точкой A на этом графике обозначено состояние пара, находящегося в закрытом сосуде. Чему равна относительная влажность воздуха в этом сосуде? Ответ округлите до целого числа процентов.

Задание 13

В сосуде объёмом 3 л при температуре +70 °C находится смесь воздуха с водяными парами. Давление в сосуде равно 99,2 кПа, относительная влажность воздуха 50 %. Давление насыщенного водяного пара при данной температуре равно 31,1 кПа. Какое количество воздуха находится в сосуде? Ответ выразите в миллимолях и округлите до целого числа.

Задание 14

В вертикальном цилиндре под тяжёлым горизонтальным поршнем площадью 0,2 м² находится идеальный газ. Атмосферное давление над поршнем равно 10⁵ Па, а под поршнем – на 20 % выше. Газ медленно нагревают, в результате чего поршень поднимается на высоту 10 см. Какую работу при этом совершает газ?

Задание 15

На рисунке приведена зависимость температуры твердого тела от полученного им количества теплоты. Масса тела 2 кг. Какова удельная теплоемкость вещества этого тела? Ответ дайте в Дж/(кг·К).

Задание 16

В печь поместили некоторое количество алюминия. Диаграмма изменения температуры алюминия с течением времени показана на рисунке. Печь при постоянной мощности нагрева передает алюминию 1 кДж теплоты в минуту. Какое количество теплоты потребовалось для плавления алюминия, уже нагретого до температуры его плавления? Ответ выразите в кДж.

Задание 17

Образец массой 3,6 кг, находящийся в твёрдом состоянии, поместили в электропечь и начали нагревать. На рисунке приведён график зависимости температуры t этого образца от времени Известно, что мощность электропечи равна 0,6 кВт. Какова удельная теплота плавления образца (в кДж/кг)? Потерями теплоты при нагревании пренебречь.

Задание 18

Кузнец куёт железную подкову массой 500 г при температуре 1000 °C. Закончив ковку, он бросает подкову в сосуд с водой. Раздаётся шипение, и над сосудом поднимается пар. Найдите массу воды, испаряющуюся при погружении в неё раскалённой подковы. Считайте, что вода уже нагрета до температуры кипения. Ответ выразите в граммах.

Задание 19

На графике представлены результаты измерения количества теплоты Q, затраченного на нагревание 1 кг некоторого вещества, при различных значениях температуры t этого вещества. Погрешность измерения количества теплоты ΔQ = ±500 Дж, температуры Δt = ±2 К

Выбери два утверждения, соответствующие результатам этих измерений.

1) Удельная теплоёмкость вещества примерно равна 600 Дж/(кг·К)

2) Для нагревания до 363 К необходимо сообщить больше 50 кДж.

3) При охлаждении 1 кг вещества на 20 К выделится 12000 Дж.

4) Для нагревания 2 кг вещества на 30 К необходимо сообщить примерно 80 кДж.

5) Удельная теплоёмкость зависит от температуры.

Задание 20

В двух закрытых сосудах одинакового объёма (1 литр) нагревают два различных газа — 1 и 2. На рисунке показаны зависимости давления p этих газов от времени t. Известно, что начальные температуры газов были одинаковы. Выберите два верных утверждения, соответствующие результатам этих экспериментов.

1) Количество вещества первого газа больше, чем количество вещества второго газа.

2) Так как по условию эксперимента газы имеют одинаковые объёмы, а в момент времени t = 40 мин они имеют и одинаковые давления, то температуры этих газов в этот момент времени также одинаковы.

3) В момент времени t = 40 мин температура газа 1 меньше температуры газа 2.

4) В процессе проводимого эксперимента не происходит изменения внутренней энергии газов.

5) В процессе проводимого эксперимента оба газа совершают положительную работу.

Задание 21

На рисунке показана зависимость давления газа p от его плотности ρ в циклическом процессе, совершаемом 2 моль идеального газа в идеальном тепловом двигателе. Цикл состоит из двух отрезков прямых и четверти окружности. На основании анализа этого циклического процесса выберите два верных утверждения.

1) В процессе 1−2 температура газа уменьшается.

2) В состоянии 3 температура газа максимальна.

3) В процессе 2−3 объём газа уменьшается.

4) Отношение максимальной температуры к минимальной температуре в цикле равно 8.

5) Работа газа в процессе 3−1 положительна.

Задание 22

В сосуде неизменного объема при комнатной температуре находилась смесь водорода и гелия, по 1 моль каждого. Половину содержимого сосуда выпустили, а затем добавили в сосуд 1 моль водорода. Считая газы идеальными, а их температуру постоянной, выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведенных экспериментальных исследований, и укажите их номера.

1) Парциальное давление водорода уменьшилось.

2) Давление смеси газов в сосуде не изменилось.

3) Концентрация гелия увеличилась.

4) В начале опыта концентрации газов были одинаковые.

5) В начале опыта массы газов были одинаковые.

Задание 23

Относительная влажность воздуха в закрытом сосуде с поршнем равна 50%. Объем сосуда за счет движения поршня медленно уменьшают при постоянной температуре. В конечном состоянии объем сосуда в 4 раза меньше начального. Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведенных экспериментальных наблюдений, и укажите их номера.

1) Плотность пара в сосуде все время увеличивается.

2) Давление пара сначала увеличивается, а затем остается постоянным.

3) В конечном состоянии весь пар в сосуде сконденсировался.

4) После уменьшения объема в 3 раза относительная влажность воздуха в сосуде равна 150%.

5) В конечном состоянии масса пара в сосуде в 2 раза меньше начальной массы пара.

Задание 24

В цилиндре под поршнем находится твердое вещество. Цилиндр поместили в раскаленную печь. На рисунке показан график изменения температуры t вещества по мере поглощения им количества теплоты Q. Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведенных экспериментальных наблюдений, и укажите их номера.

1) Температура плавления вещества равна 80 °С.

2) В состоянии 2 вещество полностью расплавилось.

3) Теплоемкость вещества в жидком состоянии меньше, чем в твердом.

4) Для того, чтобы полностью расплавить вещество, уже находящееся при температуре плавления, ему надо передать 40 Дж теплоты.

5) На участке 2−3 происходит переход вещества в газообразное состояние.

Задание 25

На рисунке приведены графики двух изотермических процессов, проводимых с одной и той же массой газа. На основании графиков выберите два верных утверждения о процессах, происходящих с газом.

1) Оба процесса идут при одной и той же температуре.

2) В процессе 1 внутренняя энергия газа увеличивается.

3) Процесс 1 идет при более высокой температуре.

4) Процесс 2 идет при более высокой температуре.

5) В процессе 1 объем увеличивается.

Задание 26

Температуру холодильника идеальной тепловой машины уменьшили, оставив температуру нагревателя прежней. Количество теплоты, полученное газом от нагревателя за цикл, не изменилось. Как изменились при этом КПД тепловой машины, количество теплоты, отданное газом за цикл холодильнику, и работа газа за цикл?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилась; 2) уменьшилась; 3) не изменилась.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

КПД тепловой машины	Количество теплоты, отданное газом холодильнику за цикл работы	Работа газа за цикл

Задание 27

В закрытом сосуде находится идеальный газ. Как при охлаждении сосуда с газом изменятся величины: давление газа, его плотность и внутренняя энергия? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилась; 2) уменьшилась; 3) не изменилась.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Давление газа	Плотность газа	Внутренняя энергия газа

Задание 28

В закрытом сосуде находятся водяной пар и некоторое количество воды. Как изменятся при изотермическом уменьшении объема сосуда следующие три величины: давление в сосуде, масса воды, масса пара? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится; 2) уменьшится 3) не изменится.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Давление в сосуде	Масса воды	Масса пара

Задание 29

Установите соответствие между физическими константами и их размерностями. К каждой позиции первого столбца подберите нужную позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ		ИХ РАЗМЕРНОСТИ
А) Постоянная Больцмана Б) Универсальная газовая постоянная		1) 2) 3) 4)

A	Б

Задание 30

Парциальное давление водяного пара в воздухе при температуре T равно p. Давление насыщенного водяного пара при этой температуре равно p_н. Молярная масса воды μ_воды = 18 г/моль, а сухого воздуха μ_возд. = 29 г/моль. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно определить. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА		ФОРМУЛА
А) относительная влажность воздуха при температуре T Б) плотность водяного пара при температуре T		1) 2) 3) 4)

Задание 31

Кусок льда аккуратно опускают в калориметр с тёплой водой и отмечают уровень воды. Затем лёд частично тает, в результате чего в калориметре устанавливается тепловое равновесие. Удельная теплоёмкость калориметра пренебрежимо мала. Как изменяются в ходе этого процесса следующие физические величины: температура воды в калориметре; внутренняя энергия содержимого калориметра; уровень воды в калориметре по сравнению с отмеченным.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменится.

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА		ЕЁ ИЗМЕНЕНИЕ
А) Температура воды в калориметре Б) Внутренняя энергия содержимого калориметра В) Уровень воды в калориметре по сравнению с отмеченным		1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Задание 32

Чугунная деталь массой 0,1 кг нагрета до температуры +144 °C и помещена в калориметр, снабжённый термометром. Из-за несовершенства теплоизоляции калориметра за любые 5 минут температура (в градусах Цельсия) его содержимого уменьшается в 1,2 раза. Что будет показывать термометр (в градусах Цельсия) через 10 минут после начала наблюдения и какое количество теплоты (в Дж) потеряет деталь за 15 минут с начала наблюдения?

Установите соответствие между величинами и их значениями.

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

Удельная теплоёмкость чугуна 500 Дж/(кг·К).

A	Б

ВЕЛИЧИНЫ		ИХ ЗНАЧЕНИЯ
А) показание термометра (в градусах Цельсия) через 10 минут после начала наблюдения Б) количество теплоты (в Дж), потерянное деталью за 15 минут с начала наблюдения		1) ≈ 4150 2) 100 3) ≈ 3030 4) ≈ 83

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Задание 33

Идеальный газ в количестве молей, имеющий концентрацию n и находящийся при давлении p, сначала изобарически сжимают в 2 раза, а затем изотермически расширяют в 4 раза. Чему будут равны объём и температура этого газа в конце процесса расширения?

Установите соответствие между величинами и их значениями (k — постоянная Больцмана, N_A — число Авогадро).

ВЕЛИЧИНЫ		ИХ ЗНАЧЕНИЯ
А) объём газа в конце процесса расширения Б) температура газа в конце процесса расширения

А	Б

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Задание 34

В топке тепловой машины сгорело топливо массой m с удельной теплотой сгорания q. При этом рабочее тело машины совершило работу A. Считая, что вся теплота, выделившаяся при сгорании топлива, была передана рабочему телу, установите соответствие между физическими величинами и выражающими их формулами. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА		ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ (В СИ)
А) модуль количества теплоты, переданного рабочим телом холодильнику Б) КПД тепловой машины		1) 2) 3) 4)

A	Б

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Задание 35

Среднеквадратичная скорость молекул идеального одноатомного газа, заполняющего закрытый сосуд, равна Как и на сколько изменится среднеквадратичная скорость молекул этого газа, если давление в сосуде вследствие охлаждения газа уменьшить на 19%?

Задание 36

В калориметр поместили m = 100 г льда при температуре t₁ = –10 ºC, затем сообщили льду количество теплоты Q = 100 кДж и добавили в калориметр ещё М = 200 г льда при температуре t₂ = 0 ºC. Какая температура t₃ установилась в калориметре в состоянии равновесия? Теплообменом содержимого калориметра с окружающей средой и теплоёмкостью калориметра можно пренебречь.