Коефіцієнт лінійного розширення твердих речовин 13 страница

в) ≈ 18 °С;

111. Крапля води витікає з вертикальної трубки діаметром 1 мм. Визначте масу краплі в момент відриву:

а) 23,4 г; г) 23,4 мг;

б) 2,3 г; д) 2,34 мг.

в) 234 мг;

112. Для визначення поверхневого натягу рідини використали спосіб відриву крапель. Маса 200 крапель виявилася 9,2 г, діаметр шийки краплі в момент відриву дорівнював 2 мм. Визначте поверхневий натяг рідини:

а) 0,032 Н/м; г) 0,062 Н/м;

б) 0,042 Н/м; д) 0,072 Н/м.

в) 0,052 Н/м;

113. Визначте масу води, що підніметься в капілярі, діаметр якого 0,5 мм:

а) 3,3 мг; г) 9,6 мг;

б) 5,4 мг; д) 11,7 мг.

в) 7,5 мг;

114. Бюретки з діаметрами отворів 1,5 мм і 0,4 мм містять рівні маси спирту. Порівняйте кількість крапель, що утвориться в кожній з бюреток:

а) у першій більша в 1,5 раза;

б) у першій більша в 2,25 раза;

в) у першій більша в 3,75 раза;

г) у другій більша в 1,5 раза;

д) У другій більша в 3,75 раза.

 

115. Дротяний каркас у вигляді букви П затягнутий мильною плівкою. Визначте роботу, яку треба виконати, щоб перемістити рухому поперечну дротинку АВ завдовжки 12 см вниз на 5 см:

а) 0,48 мДж; г) 0,48 Дж;

б) 4,8 мДж; д) 4,8 мДж.

в) 48 мДж;

 

 

Завдання 116—126 містять кілька правильних відповідей. Вкажіть усі правильні відповіді.

116. Виберіть правильні твердження:

а) молекула не може складатися з одного атома;

б) молекули однієї речовини в різних агрегатних станах відрізняються;

в) відстань між молекулами даної речовини в різних агрегат них станах неоднакова;

г) відмінності між агрегатними станами певної речовини пояснюються неоднаковим розміром молекул у різних агрегатних станах цієї речовини;

д) всі молекули даної речовини мають однакові хімічні властивості.

117. Вкажіть формули, за якими можна визначити молярну масу:

а) М =10−3 Мr; г) ;

б) М = m0NA; д) М = nNA.

в) ;

118. Вкажіть формули, за якими можна визначити кількість речовини:

a) ; г) ν = m0 N;

б) ν = MN; д) .

в) .

119. Виберіть рівняння стану ідеального газу:

а) ; г) ;

б) pV = vRT; д) .

в) ;

120. Виберіть правильні твердження щодо процесів, зображених на графіку зміни стану деякої маси газу:

а) графік 1 − 2 відповідає ізобарному процесу;

б) графік 1 − 2 відповідає ізохорному процесу;

в) графік 2 − 3 відповідає ізотермічному процесу;

г) графік 2 − 3 відповідає ізохорному процесу;

д) графік 3 − 1 відповідає ізохорному процесу.

 

121. Виберіть правильні твердження щодо зміни об'єму певної маси газу в процесах, зображених на графіку:

а) у процесі 1 − 2 об'єм не змінюється;

б) у процесі 1 − 2 об'єм зменшується;

в) у процесі 2 − 3 об'єм збільшується;

г) у процесі 2 − 3 об'єм зменшується;

д) у процесі 3 − 1 об'єм не змінюється.

 

122. Виберіть правильні твердження що до зміни тиску в процесі 1 − 2 − 3 − 4 − 5 − 1, здійсненому з деякою масою газу:

а) тиск найбільший у точці 2;

б) тиск зменшувався від точки 1 до точки 2;

в) тиск збільшувався від точки 2 до точки 3;

г) тиск найбільший у точці 5;

д) тиск збільшувався від точки 3 до точки 4;

е) тиск найменший у точці 5;

є) тиск збільшувався від точки 5 до точки 1.

Р

123. Виберіть правильні твердження щодо зміни температури даної маси ідеального газу під час замкненого процесу 1 − 2 − 3 − 4 − 1:

а) у процесі 1—2 температура збільшувалася;

б) у процесі 2—3 температура збільшувалася;

в) у процесі 3—4 температура збільшувалася;

г) у процесі 4—1 температура збільшувалася;

д) у процесі 1—2 температура не змінювалася.

 


124. У циліндрі під поршнем тиск газу змінюється за

синусоїдальним законом. Вкажіть правильні твердження:

а) мінімальне значення тиску газу 10 кПа;

б) період коливань газу дорівнює 4 с;

в) частота коливань газу дорівнює 0,25 с−1;

г) період коливань газу дорівнює 2 с;

д) амплітуда коливань тиску газу 40 кПа.

 

 

125. Виберіть прилади для вимірювання вологості повітря:

а) динамометр; г) гігрометр;

б) психрометр; д) барометр.

в) електрометр;

126. Виберіть різновидності рідких кристалів:

а) смектичні; г) холестеричні;

б) нематичні; д) соматичні.

в) флегматичні;

 

III рівень

Розв'яжіть задачі.

127. Визначте середню відстань між атомами міді.

128. У балоні об'ємом 0,1 м3міститься газ під тиском 105 Па за температури 27 °С. Після підкачування газу тиск підвищився до значення 5·105 Па, а температура збільшилася до 37 °С. На скільки збільшилося число молекул газу?

129. Вздовж посудини в формі прямокутного паралелепіпеда, площа торця якого 6 ж і довжина 4 м, рухаються 6·1026 молекул, пружно відбиваючись від її торців. Маса молекули 4·10−26 кг. Кількість молекул, що літають у трьох взаємно перпендикулярних напрямах, приблизно однакова, їхня середня швидкість руху 500 м/с. Визначте середній тиск на стінку посудини.

130. Кисень масою 12 г знаходиться у об'ємі 2 л, причому 40% молекул дисоціювало на атоми. Визначте концентрацію частинок, а також кількість речовини кожної компоненти.

131. У досліді Штерна срібну дротину нагріли до 927 °С. Діаметри циліндрів пристрою 1 см і 26 см. Визначте частоту обертання циліндрів, якщо зміщення смужки срібла дорівнювало 1 см.

132. У балоні об'ємом 10 л знаходиться газ при 27 °С. Внаслідок витікання газу тиск у балоні знизився на 4,2 кПа, температура лишилася незмінною. Яка кількість молекул вийшла з балону?

133. Водолазний дзвін заввишки 3 м з сталим поперечним перерізом опускають в море на глибину 80 м. До якої висоти підніметься вода в дзвоні, якщо температура на цій глибині 7 °С, а на поверхні — 20 °С?

134. Щоб підводний човен сплив, потрібно за допомогою стиснутого повітря витиснути з баластових цистерн 1 т морської води. З якої найбільшої глибини може спливти човен, що має в запасі шість балонів стиснутого повітря об'ємом по 30 л? Тиск стиснутого повітря 7,2 МПа, атмосферний тиск над поверхнею моря нормальний.

135. По циліндричному димарю піднімаються топкові гази. У нижній частині труби вони мають температуру 1033 К і швидкість 7,5 м/с. З якою швидкістю вони рухаються у верхній частині труби, де температура дорівнює 413 К?Зміну тиску в трубі не враховуйте.

136. Газ у балоні знаходиться під тиском 3,3·105 Па за температури 27 °С. Визначте тиск газу після того, як 40% маси газу було випущено і температура знизилася до 17 °С.

137. Горизонтальний циліндр завдовжки 40 см розділений закріпленим тонким поршнем на дві однакові частини. Ліворуч від поршня тиск газу дорівнює 350 кПа, а праворуч ─ 50 кПа. Куди й на скільки пересунеться поршень, якщо зняти стопор?

138. Відкриту з обох боків скляну метрову трубку опустили у ртуть так, що трубка заповнилася ртуттю наполовину. Верхній кінець трубки закрили і вийняли її зі ртуті. Атмосферний тиск дорівнює 99,7 кПа. Визначте висоту стовпчика ртуті, що залишився в трубці.

139. Посередині запаяної з обох кінців горизонтальної трубки завдовжки 1 м знаходиться стовпчик ртуті, довжина якого 20 см. Коли трубку поставили вертикально, стовпчик ртуті змістився на 10 см. Визначте початковий тиск у горизонтальній трубці. Температуру вважайте незмінною.

140. Балон з повітрям при тиску 97 кПа з'єднаний з поршневим пристроєм, що відкачує повітря. Після п'яти ходів поршня тиск знизився до 29 кПа. Як відносяться об'єми балона і циліндра пристрою?

 

 

 

141. Як змінювався об'єм певної маси газу в процесах 1 − 2 − 3 − 4?

 

142. Визначте густину суміші, що складається з 4 г водню та 32 г кисню, за температури 7 °С і тиску 93 кПа.

143. На дні балона з повітрям лежить сталева кулька з порожниною. Маса кульки 2 г, а її радіус 1 см. Температура повітря 0 °С. До якого тиску треба повільно стиснути повітря в балоні, щоб кулька піднялася вгору? Вважайте, що повітря за великого тиску описується рівнянням стану газу.

144. Закрита циліндрична посудина заввишки Н розділена на дві рівні частини невагомим поршнем, що може ковзати без тертя. При застопореному поршні обидві половини заповнені газом так, що в одній з них тиск в п разів менший, ніж у другій. На скільки пересунеться поршень, якщо зняти стопор?

145. Горизонтальний циліндр завдовжки 75 см розділений двома поршнями на три секції. З циліндра відкачують повітря, а потім у секції вводять відповідно 8 г водню, 4 г гелію й 80 г метану (СН4). Визначте довжини секцій після встановлення рівноваги.

146. В одному балоні знаходиться кисень під тиском 8 МПа, а в другому — азот під тиском 4 МПа. Визначте тиск суміші цих газів, що утворилася при з'єднанні балонів.

147. У балоні знаходиться повітря при 10 °С з відносною вологістю 60% . Визначте відносну вологість повітря після зменшення об'єму в 3 рази і нагрівання до 100 °С.

148. Два балони, об'єми яких 5 м3 і 3 м3, містять повітря за температур відповідно 15 °С і 23 °С. Відносна вологість повітря в першому балоні дорівнює 22% , а в другому − 46% . Визначте відносну вологість повітря після з'єднання балонів.

149. У балон об'ємом 100 л, заповнений сухим повітрям за нормальних умов, вводять 3 г води, а потім нагрівають до 100 °С. Визначте тиск вологого повітря при цій температурі та його відносну вологість.

150. Дерев'яна паличка завдовжки 4 см плаває на поверхні води. По один бік від палички обережно налили мильний розчин. З яким прискоренням почне рухатися паличка, якщо її маса 1 г? Опір води рухові палички не враховуйте.

151. Горизонтальне дротяне кільце масою 4 г і радіусом 3 см торкається поверхні води, яка змочує дріт. Яку силу потрібно прикласти до кільця, щоб відірвати його від води?

152. У двох капілярних трубках різного діаметра, опущених у воду, встановилася різниця рівнів 7,8 см. При опусканні цих капілярів у іншу рідину з густиною 800 кг/м3різниця рівнів стала 1,6 см. Вважаючи відомим коефіцієнт поверхневого натягу води, визначте коефіцієнт поверхневого натягу рідини.

153. Яку роботу треба виконати, щоб, видуваючи мильну бульбашку, збільшити її діаметр від 2 см до 8 см?

154. Радіус мильної бульбашки R, коефіцієнт поверхневого на тягу мильного розчину σ. Визначте додатковий тиск всередині бульбашки, зумовлений викривленням поверхні, та поверхневу енергію.

155. Яку роботу необхідно виконати, щоб сферичну краплю води радіусом R розділити на дві однакових краплі?

156. 125 однакових крапель ртуті, що мають радіус 0,3 мм, злилися в одну велику краплю. Визначте енергію, що вивільнилася при цьому.

 
 


157. Скляні пластинки площею S змочені рідиною.

Поверхневий натяг рі дини σ, відстань між пластинками d.

Яку силу треба прикласти, щоб відірвати пластинки одну від

одної без зсуву?

 

Завдання 158—166 передбачають встановлення відповідності понять першого та другого стовпчиків. Відповідь дайте у вигляді комбінацій цифр і букв.

158. Встановіть відповідність фізичної величини та її буквеного позначення:

1) маса молекули чи атома; а) т;

2) відносна атомна (молекулярна) маса; б) N;

3) маса речовини; в) т0;

4) молярна маса; г) Мr;

5) кількість атомів чи молекул; д) п;

6) концентрація речовини; е) ν;

7) кількість речовини; є) М.

159. Встановіть відповідність фізичної величини та її математичного виразу:

1) відносна атомна маса; а) т0 · NA;

2) молярна маса; б) р·V;

3) маса речовини; в) ;

4) кількість речовини; г) N/V;

5) концентрація молекул; д) N/NA.

160. Встановіть відповідність фізичної величини та її одиниці:

 

 

а) К; б) кг; в) м/с; г) м2/с2; д) Па; е) кг/м3; є) кг/моль.

1) тиск газу;

2) температура тіла;

3) молярна маса;

4) маса молекули чи атома;

5) середня квадратична швидкість

руху молекул;

6) густина речовини;

 

161. Встановіть відповідність міжмолекулярних сил і графіка залежності сили від відстані між молекулами:

1) сила взаємодії;

2) сила притягання;

3) сила відштовхування.

 

 

162. Встановіть відповідність процесів і графіків:

1) ізотермічне розширення;

2) ізохорне нагрівання;

3) ізобарне охолодження;

4) ізохорне охолодження;

163. Встановіть відповідність енергії молекул і агрегатного стану речовини:

1) кінетична енергія а) рідина;

молекул значно менша, б) тверда речовина;

ніж потенціальна енергія; в) газ.

2) кінетична енергія

молекул значно більша,

ніж потенціальна енергія;

3) кінетична енергія молекул

приблизно дорівнює

потенціальній енергії;

164. Встановіть відповідність законів і їх математичного запису для ідеального газу:

 

1) закон Бойля − Маріотта; а) ;

2) закон Гей-Люссака; б) ;

3) закон Шарля; в) P1+P2+ … + Рп = Рс;

4) закон Дальтона; г) ;

5) рівняння Менделєєва − Клапейрона; д) pV = const;

б) рівняння Клапейрона; е)

 

165. Встановіть відповідність фізичної величини та її математичного виразу: 1) сила поверхневого натягу; a) Sσ; 2) відносна вологість повітря; б) 2σ/r; 3) енергія поверхневого в) ℓσ; шару рідини; г) σ/2r; 4) лапласівський тиск;; д) .

 

166. Встановіть відповідність залежності та графіка:

1) залежність тиску насиченої пари від температури;

2) залежність тиску насиченої пари від об'єму;

3) ізотерма реального газу;

4) ізотерма ідеального газу;

5) ізохора ідеального газу;

 

 

Термодинаміка

 

І рівень

Завдання 1—28 містять по чотири варіанти відповідей, з яких лише одна правильна.

1. Вкажіть одиницю внутрішньої енергії в СІ:

а) 1 Вт; в) 1 Па;

б) 1 Дж; г) 1 моль.

2. Виберіть формулу для визначення внутрішньої енергії ідеального газу:

а) ; в) ;

б) г) .

3. Порівняйте внутрішні енергії реального та ідеального газів:

а) внутрішня енергія реального газу завжди менша, ніж ідеального;

б) внутрішня енергія реального газу завжди більша, ніж ідеального;

в) внутрішня енергія реального газу дорівнює внутрішній енергії ідеального;

г) внутрішня енергія реального газу може бути меншою, ніж ідеального, а може − більшою.

4. Вкажіть формулу для визначення роботи в термодинаміці:

а) А = Fs cos α; в) А = Fs sin α;

б) А=рΔТ; г) A=pΔV.

5. У закритому поршнем циліндрі знаходиться ідеальний газ. Вкажіть, як зміниться внутрішня енергія газу, якщо стискати газ:

а) зменшиться;

б) збільшиться;

в) спочатку збільшиться, потім зменшиться;

г) не зміниться.

6. Вкажіть, як змінюється внутрішня енергія ідеального газу при ізобарному розширенні:

а) зменшується;

б) не змінюється;

в) спочатку збільшується, потім зменшується;

г) спочатку зменшується, потім збільшується.

7. Обчисліть внутрішню енергію 54 г гелію, що має температуру 127 °С:

а) 51,8 кДж; в) 67,3 кДж;

б) 43,5 кДж; г) 21,4 кДж.

8. У балоні знаходиться 320 г кисню. Балон нагріли на 12 °С. Вважаючи газ ідеальним, визначте зміну внутрішньої енергії кисню:

а) зменшилася на 1,5 кДж;

б) зменшилася на 3 кДж;

в) збільшилася на 3 кДж;

г) збільшилася на 1,5 кДж.

9. У балоні об'ємом 5 л знаходиться одноатомний ідеальний газ під тиском 500 кПа. Обчисліть внутрішню енергію газу:

а) 1,5 кДж; в) 3,75 кДж;

б) 2,5 кДж; г) 4,25 кДж.

10. У циліндрі під поршнем газ займав об'єм 600 см3. Після стискання газу при сталому тиску 120 кПа його об'єм дорівнював 500 см . Визначте роботу газу:

а) 4 Дж; в) ─40 Дж;

б) -12 Дж; г) ─4 Дж.

11. При ізобарному розширенні ідеальний газ підняв поршень, площа якого 200 см2, на висоту 10 см. Визначте роботу газу, якщо його тиск 300 кПа:

а) 0,4 кДж; в) 0,6 кДж;

б) 4 кДж; г) 6 кДж.

12. Вкажіть процес, у якому газ не виконує роботу:

а) ізобарний; в) ізотермічний;

б) ізохорний; г) адіабатний.

13. Вкажіть умову протікання адіабатного процесу:

а) відбувається при сталій температурі;

б) протікає при незмінному тиску;

в) відбувається без зміни об'єму;

г) відбувається без теплообміну з навколишнім середовищем.

14. Визначте кількість теплоти, що була надана газу в ізотермічному процесі, якщо газ виконав роботу 2 кДж:

а) 1 кДж; в) 2 кДж;

б) 1,5 кДж; г) 2,5 кДж.

15. Внутрішня енергія ідеального одноатомного газу зросла на 1,5 кДж після одержання кількості теплоти 2,5 кДж. Обчисліть роботу, яку виконав газ:

а) 1 кДж; в) 2,5 кДж;

б) 1,5 кДж; г) 3 кДж.

16. Внаслідок адіабатного розширення внутрішня енергія газу зменшилася на 5 кДж. Визначте роботу газу:

а) -5 кДж; в) -15 кДж;

б) -10 кДж; г) 5 кДж.

17. Вкажіть, що саме є робочим тілом у теплових двигунах:

а) охолоджене повітря;

б) охолоджена пара;

в) нагріте повітря;

г) нагріта пара або газ.

18. Виберіть спосіб збільшення ККД ідеального теплового двигуна:

а) збільшити температуру охолоджувача;

б) зменшити температуру нагрівника;

в) збільшити температуру нагрівника і зменшити темпера туру охолоджувача;

г) зменшити температуру охолоджувача.

19. Вкажіть процеси, з яких складається цикл Карно:

а) дві ізобари та дві ізохори;

б) дві ізобари та дві ізотерми;

в) дві ізохори та дві ізотерми;

г) дві ізотерми та дві адіабати.

20. Теплова машина одержала від нагрівника кількість теплоти 600 кДж, а передала охолоджувачу 480 кДж. Визначте ККД теплової машини:

а) 20%; в) 16%;

б) 18%; г) 14%.

21. За один цикл парова машина виконує роботу 510 Дж. Ви значте кількість теплоти, отриману від нагрівника, якщо ККД машини дорівнює 15% :

а) 2085 Дж; в) 765 Дж;

б) 3400 Дж; г) 1920 Дж.

22. За один цикл теплова машина виконує роботу 250 Дж. Ви значте кількість теплоти, яка передається охолоджувачу, якщо ККД машини дорівнює 25% :

а) 250 Дж; в) 750 Дж;

б) 500 Дж; г) 1000 Дж.

23. Визначте ККД теплової машини, якщо температура нагрівника 400 К, а температура охолоджувача 280 К:

а) 43%; в) 34%;

б) 39%; г) 30%.

24. Визначте межі, в яких знаходиться температура нагрівника теплового двигуна з ККД 24%, якщо температура охолоджувача 17 °С:

а) менше 100 °С;

б) від 101 °С до 105 °С;

в) від 106 °С до 110 °С;

г) від 111 °С до 115 °С.

25. Закінчіть речення: «Оборотний процес — це процес, який...»

а) у зворотному напрямі проходить лише як частина іншого

(складнішого) процесу;

б) у зворотному напрямі проходить без обміну теплом з нав-

колишнім середовищем;

в) у зворотному напрямі проходить дуже швидко;

г) у зворотному напрямі проходить надто повільно.

26. Вкажіть, чи може ККД теплового двигуна дорівнювати 100% і поясніть:

а) може, якщо тертя в деталях звести до нуля;

б) не може, оскільки неможливо досягти абсолютного нуля температур;

в) може, якщо процес адіабатний;

г) не може, оскільки це суперечило б другому закону термодинаміки.

27. Вкажіть пристрої, в яких можлива передача тепла від менш нагрітого тіла до більш нагрітого:

а) парові машини;.

б) двигуни внутрішнього згоряння;

в) холодильні машини;

г) газові та парові турбіни.

28. Виберіть принципову відмінність в роботі холодильної машини і теплового двигуна:

а) робота виконується не робочим тілом холодильної машини, а над ним;

б) температура нагрівника холодильної машини нижча, ніж нагрівника теплового двигуна;

в) температура нагрівника холодильної машини вища, ніж у теплового двигуна;

г) ККД холодильної машини більший, ніж теплового двигуна.

 

II рівень

Завдання 29—50 містять по п'ять варіантів відповідей, з яких лише одна правильна.

29. Ідеальний газ ізобарно нагрівають так, що його об'єм збільшується в 2 рази. Встановіть зміну внутрішньої енергії:

а) зменшилася в 2 рази;

б) зменшилася в 4 рази;

в) збільшилася в 4 рази;

г) збільшилася в 2 рази;

д) не змінилася.

30. Газ нагрівають у закритій посудині так, що тиск зростає на 2·105 Па, а внутрішня енергія — на 4500 Дж. Визначте об'єм посудини:

а) 25 л;

б) 15 л;

в) 5 л;

г) 50 л;

д) 100 л.

31. В ізобарному процесі 1 моль ідеального газу виконав роботу 332 Дж. Визначте зміну температури газу:

а) 20 К; г) 50 К;

б) 30 К; д) 60 К.

в) 40 К;

р,

32. Визначте роботу газу:

а) 50 кДж;

б) 100 кДж;

в) 150 кДж;

г) 200 кДж;

д) 250 кДж.

 

33. Визначте роботу 1 моль газу: 600 а) 240 кДж; б) 160 кДж; в) 120 кДж; г) 60 кДж; д) 0. О

Р, кПа

       
 
   
 

 

 

34. Визначте, в якому з процесів переходу деякої маси ідеального газу в стан 1 виконується більша робота:

а) 2 −1;

б) 3 − 1;

в) 4 − 1;

г) робота в усіх процесах однакова;

д) робота в усіх процесах дорівнює нулю.

 

 

 

35. Визначте роботу, яку виконав ідеальний газ у замкненому процесі 1 − 2 −3 − 1:

а) 0;

б) 50 кДж;

в) 150 кДж;

г) 200 кДж;

д) 300 кДж.

 

 

36. Ідеальний одноатомний газ міститься в балоні об'ємом 20 л. Визначте кількість теплоти, яку треба підвести до газу, щоб його тиск зріс на 105 Па:

а) 2 МДж; г) 30 кДж;

б) 1,5 МДж; д) 3 кДж.

в) 300 кДж;

37. Для ізобарного нагрівання 400 моль газу на 565 К йому надали кількість теплоти 4,7 МДж. Визначте виконану газом роботу і збільшення внутрішньої енергії:

а) 1,66 МДж; 3,04 МДж;

б) 1,77 МДж; 2,93 МДж;

в) 1,88 МДж; 2,82 МДж;

г) 1,99 МДж; 2,71 МДж;

д) 1,55 МДж; 3,15 МДж.

38. Вкажіть, яка частина кількості теплоти, наданої ідеальному газу в ізобарному процесі, йде на збільшення внутрішньої енергії, а яка ─ на виконання роботи: