Тема: Термодинаміка

---

Фізика 10 клас. Тема: Термодинаміка

Мета цього тесту — перевірити, чи вміє учень:

¾ знаходити роботу, виконану газом, за допомогою розрахунків та використовуючи графіки;

¾ знаходити внутрішню енергію ідеального газу;

¾ розв’язувати якісні і розрахункові задачі з використанням першого закону термодинаміки;

¾ застосовувати перший закон термодинаміки до аналізу різних процесів (ізопроцеси й адіабатний процес);

¾ знаходити ККД теплових машин.

Варіант 1

Записуючи відповіді на завдання тесту, обведіть літери, що відповідають твердженням, які ви вважаєте правильними, та закресліть літери, що відповідають твердженням, які ви вважаєте неправильними.
Наприклад, якщо ви вважаєте правильними твердження А і В,
а неправильними — твердження Б і Г, запишіть .
Якщо хоча б одна літера з 4-х буде непозначеною, завдання вважається не виконаним.

1. Який з наведених на рисунку графіків виражає залежність тиску насиченої пари від температури? Виберіть правильну відповідь. –А. Графік 1. –Б. Графік 2. +В. Графік 3. –Г. Графік 4.

2. Виберіть правильне твердження щодо кипіння води у відкритій посудині при підвищенні атмосферного тиску.

+А. Температура кипіння підвищується.

–Б. Температура кипіння знижується.

–В. Температура кипіння залишається незмінною.

–Г. Кипіння стає неможливим.

3. У яких з перерахованих нижче випадках відбувається зміна внутрішньої енергії тіла? Виберіть правильну відповідь.

–А. При зміні потенційної енергії тіла.

–Б. При зміні швидкості тіла.

+В. При здійсненні теплопередачі тілу без виконання роботи.

–Г. При зміні кінетичної енергії тіла.

4. При зануренні в рідину капілярної скляної трубки рівень рідини в ній піднявся на 8 мм. Чому буде дорівнювати висота підйому в цьому капілярі рідини, яка також змочує скло, має таку ж густину, але в 2 рази більше значення коефіцієнта поверхневого натягу? Позначте, які з наступних чотирьох відповідей правильні, а які — неправильні.

+А. Більше 8 мм.

–Б. Менше 8 мм.

+В. 16 мм.

–Г. 32 мм.

5. Перехід газу зі стану B до стану C відбувається в процесах 1, 2, 3 (див. рисунок). Позначте, які з наступних чотирьох тверджень щодо роботи газу правильні, а які — неправильні. +А. А1 > A2. +Б. A1 > A3. +В. A2 > A3. –Г. A1 = A3.

6. На рисунку зображено графік деякого процесу, здійсненого з даною масою ідеального газу. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. –А. Робота газу Аг > 0. –Б. Температура газу не змінювалася. –В. Газ одержав деяку кількість теплоти. –Г. Внутрішня енергія газу збільшилася.

7. Відносна вологість повітря при 20 °С дорівнює 60%. Температура повітря знизилася до 5 °С. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Відносна вологість при зменшенні температури зменшується.

+Б. При відносній вологості 100 % і температурі 20 °С абсолютна вологість більше 15 г/м³.

–В. При температурі 20 °С и вологості 60 % у 1 м³ повітря міститься менше 8 г водяної пари.

+Г. При охолодженні до 5 °С з одного кубічного метра повітря випаде більше 3 г роси.

8. На рисунку показано кілька способів зміни стану ідеального газу даної маси. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. +А. У процесі 1 робота газу є додатною. –Б. У процесі 2 робота газу дорівнює нулю. –В. У процесі 3 робота газу є від’ємною. +Г. У процесі 2 газ віддавав деяку кількість теплоти.

9. Моль ідеального газу переводять зі стану 1 до стану 2, охолоджуючи при постійному об’ємі, а потім переводять при постійному тиску зі стану 2 до стану 3 з початковою температурою (див. рисунок). У результаті газ виконав роботу, яка чисельно дорівнює 0,5RT, де T — початкова температура. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. –А. У процесі 1-2 газ одержує деяку кількість теплоти.

–Б. Внутрішня енергія газу при переході зі стану 1 до стану 3 збільшується.

–В. У процесі 2-3 газ віддає деяку кількість теплоти.

–Г. Початковий тиск у 2 рази більший кінцевого.

10. Одноатомний ідеальний газ виконує показаний на рисунку цикл із двох ізохор і двох ізобар. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. +А. Робота газу, виконана за цикл, дорівнює –Б. У процесі 1-2 газ віддавав деяку кількість теплоти. +В. У процесі 2-3 газ одержував деяку кількість теплоти . –Г. У даному випадку ККД циклу можна обчислити, використовуючи формулу , де Aг — робота, виконана газом за весь цикл.

11. У калориметр, що містить 1,5 кг води при температурі 20 °С, поклали 1 кг льоду, який має температуру –10 °С. Нехтуючи теплоємністю калориметра, позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. У кінцевому стані в калориметрі буде тільки вода.

+Б. У кінцевому стані в калориметрі буде суміш води з льодом.

–В. У кінцевому стані в калориметрі буде тільки лід.

–Г. У калориметрі встановиться температура вище +5 °С.

12. Для того, щоб отримати з льоду масою 50 кг пару при температурі 100 °С, в установці з ККД 25% спалюють деяку масу вугілля. Температура льоду –5 °С, питома теплота згоряння вугілля 27 МДж/кг. Позначте, які з наступних чотирьох тверд­жень правильні, а які — неправильні.

+А. Щоб нагріти та розплавити лід, треба затратити кількість теплоти, більшу 16 МДж.

+Б. Щоб всю воду, яка утворилася при плавленні льоду, нагріти та перетворити на пару, треба затратити кількість теплоти, меншу 1,5 × 10⁸ Дж.

+В. Щоб перетворити весь лід на пару, необхідно спалити більше 20 кг вугілля.

–Г. При згорянні вугілля в установці виділиться кількість теплоти, більша 8 × 10⁸ Дж.

Варіант 2

Записуючи відповіді на завдання тесту, обведіть літери, що відповідають твердженням, які ви вважаєте правильними, та закресліть літери, що відповідають твердженням, які ви вважаєте неправильними.
Наприклад, якщо ви вважаєте правильними твердження А і В,
а неправильними — твердження Б і Г, запишіть .
Якщо хоча б одна літера з 4-х буде непозначеною, завдання вважається не виконаним.

1. Яку величину вимірюють за допомогою психрометра? Виберіть правильну відповідь.

–А. Абсолютну вологість.

+Б. Відносну вологість.

–В. Атмосферний тиск.

–Г. Температуру.

2. Яка з перерахованих властивостей характерна тільки для кристалічних тіл? Виберіть правильну відповідь.

+А. Існування визначеної температури плавлення.

–Б. Ізотропність.

–В. Відсутність визначеної температури плавлення.

–Г. Низька теплопровідність.

3. З газом виконують зазначені нижче процеси. При яких процесах робота газу дорівнює нулю? Виберіть правильну відповідь.

+А. При ізохорному нагріванні.

–Б. При ізотермічному розширенні.

–В. При ізобарному охолодженні.

–Г. При ізотермічному стисненні.

4. Відносна вологість повітря в кімнаті дорівнює 60%. При цьому показання сухого термометра T₁, а показання вологого — T₂. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. T₁ < T₂.

+Б. T₁ > T₂.

–В.  T₁ = T₂.

–Г. T₁ = 0,6T₂. 

5. Перехід газу зі стану B до стану C відбувається в процесах 1, 2, 3 (див. рисунок). Позначте, які з наступних чотирьох тверджень щодо роботи газу правильні, а які — неправильні. –А. А1 > A2. –Б. A1 > A3. –В. A2 < A3. –Г. А1 = A2.

6. Газ можна перевести зі стану 1 до стану у два способи (див. рисунок). Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. –А. Робота газу при переході а дорівнює роботі газу при переході б. +Б. Зміна внутрішньої енергії газу при переходах а і б однакова. +В. Кількість теплоти, що передається газу, у процесі а більша, ніж у процесі б. –Г. Зміна внутрішньої енергії в процесі а більша, ніж у процесі б.

7. У двох капілярних трубках однакового радіуса знаходяться вода та спирт. Одна з цих рідин піднялася на 1 см вище, ніж інша. Коефіцієнт поверхневого натягу спирту 22 мН/м, води — 73 мН/м. Густина спирту 800 кг/м³. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

+А. Вода піднялася вище, ніж спирт.

–Б. Спирт піднявся вище, ніж вода.

+В. Радіус трубки менше 1,5 мм.

–Г. Якщо радіус трубки зменшити, різниця рівнів рідини зменшиться.

8. На рисунку показано залежність тиску даної маси ідеального газу від температури. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. +А. У процесі 1-2 газ одержує деяку кількість теплоти.

+Б. У процесі 2-3 газ одержує деяку кількість теплоти.

+В. У процесі 3-1 газ віддає деяку кількість теплоти.

–Г. У процесі 1-2 робота газу є додатною.

9. Моль ідеального одноатомного газу переводять з початкового стану 1 до кінцевого 4, як показано на рисунку. Різниця кінцевої і початкової температур 100 К. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. –А. Зміна внутрішньої енергії при переході зі стану 1 до стану 4 менше 1 кДж.

–Б. Робота газу в процесі 1-2 більша роботи газу в процесі 3-4.

+В. Робота газу в процесі 2-3 є від’ємною.

+Г. У процесі 2-3 газ віддає деяку кількість теплоти. 

10. Теплова машина, робочим тілом якої є 1 моль ідеального одноатомного газу, виконує цикл, зображений на рисунку. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. +А. У процесі 1-2 температура газу збільшується.

–Б. У процесі 2-3 газ одержує деяку кількість теплоти.

–В. У процесі 3-1 робота газу є додатною.

+Г. В даному випадку ККД циклу можна обчислити, використовуючи формулу , де A_г — робота, виконана газом за весь цикл.

11. У калориметр, що містить 500 г води при температурі 20 °С, впустили 100 г водяної пари, яка має температуру 100 °С. Нехтуючи теплоємністю калориметра, позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. У кінцевому стані в калориметрі буде тільки вода.

+Б. У кінцевому стані в калориметрі будуть вода і пара.

+В. У калориметрі встановиться температура вище 78 °С.

–Г. У кінцевому стані маса води в калориметрі буде більше 550 г.

12. Для того, щоб одержати 200 кг льоду, який взяли при температурі  –10 °С, воду при температурі 20 °С, треба спалити в печі 18 кг деякого палива. ККД печі 40%. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Щоб нагріти і розплавити лід, треба затратити кількість теплоти, меншу 60 МДж.

+Б. Щоб всю воду, яка утворилася при плавлені льоду, нагріти
до 20 °С, треба затратити кількість теплоти, більшу 16 МДж.

+В. Питома теплота згоряння палива більше 10 МДж/кг.

+Г. При згорянні дров виділяється кількість теплоти, менше 90 Мдж.

Варіант 3

Записуючи відповіді на завдання тесту, обведіть літери, що відповідають твердженням, які ви вважаєте правильними, та закресліть літери, що відповідають твердженням, які ви вважаєте неправильними.
Наприклад, якщо ви вважаєте правильними твердження А і В,
а неправильними — твердження Б і Г, запишіть .
Якщо хоча б одна літера з 4-х буде непозначеною, завдання вважається не виконаним.

1. У циліндрі, герметично закритому поршнем, знаходиться вода і насичена водяна пара. Як змінюється тиск у циліндрі при переміщенні поршня, якщо температура підтримується постійною? Виберіть правильну відповідь.

–А. При збільшенні об’єму тиск збільшиться.

–Б. При збільшенні об’єму тиск зменшиться.

+В. При збільшенні об’єму тиск залишиться незмінним.

–Г. При зменшенні об’єму тиск збільшиться.

2. Температура кипіння води у відкритій посудині дорівнює 98 °С. Якою причиною це може бути викликано? Виберіть правильну відповідь.

–А. Атмосферний тиск вище нормального.

+Б. Атмосферний тиск нижче нормального.

–В. Нагрівання води було дуже швидким.

–Г. Нагрівання води було дуже повільним.

3. Газ адіабатно стискують. Виберіть правильне твердження.

+А. Тиск газу збільшується.

–Б. Температура газу зменшується.

–В. Газ віддає деяку кількість теплоти.

–Г. Внутрішня енергія газу збільшується.

4. При зануренні в першу рідину капілярної скляної трубки рівень рідини в ній піднявся на 4 мм над рівнем рідини в посудині. На скільки підніметься в цій же трубці друга рідина, у якої такий же коефіцієнт поверхневого натягу, як і в першої, але в два рази більша густина? Позначте, які з наступних чотирьох відповідей правильні, а які — неправильні.

–А. На 8 мм.

+Б. Менше, ніж на 4 мм.

+В. Більше, ніж на 1 мм.

–Г. На 16 мм.

5. Перехід газу зі стану В до стану С можна здійснити різними способами: 1, 2, 3 (див. рисунок). Позначте, які з наступних чотирьох тверджень щодо роботи газу правильні, а які — неправильні. –А. А1 > A2. +Б. A1 > A3. +В. A2 > A3. –Г. A2 = A3 .

6. На рисунку зображено графік деякого процесу, здійсненого з даною масою ідеального газу. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. –А. Перехід газу зі стану 1 до стану 2 супроводжується підвищенням температури. –Б. При переході газу зі стану 1 до стану 2 внутрішня енергія газу збільшується.

–В. Робота газу при переході зі стану 1 до стану 2 є додатною.

–Г. При переході газу зі стану 1 до стану 2 газ одержує деяку кількість теплоти.

7. Температура повітря ввечері 18 °С, а його відносна вологість 65%. Вночі температура понизилася до 4 °С. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

+А. Густина водяної пари в повітрі при температурі 18 °С
дорівнює 10 г/м³.

–Б. Густина водяної пари в повітрі при температурі 4 °С
менше 5 г/м³.

+В. При зниженні температури в 1 м³ вологого повітря
скондесувалося більше 3 г пари.

–Г. Відносна вологість повітря при зниженні температури
зменшується.

8. На рисунку показано кілька способів зміни стану даної маси ідеального газу. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. –А. У процесі 1 робота газу позитивна. +Б. У процесі 2 газ віддає деяку кількість теплоти. –В. У процесі 3 робота газу є від’ємною. +Г. У процесі 1 газ одержує деяку кількість теплоти.

9. Деяка кількість газу займала об’єм 0,01 м3 і знаходилась під тиском 0,1 МПа при температурі 300 К. Потім газ був нагрітий без зміни об’єму до температури 320 К, а після цього нагрітий при постійному тиску до температури 350 К. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. –А. Робота газу в процесі 1-2 більше нуля.

+Б. Тиск газу р₂ більше 0,1 МПа.

+В. Об’єм газу V₃ більше 0,01 м³.

+Г. Робота газу при переході з початкового стану до кінцевого менше 150 Дж.

10. Один моль одноатомного ідеального газу змінює свій стан за циклом, представленим на діаграмі p, V. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. –А. У процесі 1-2 газ віддавав деяку кількість теплоти .

–Б. У процесі 3-4 газ одержував деяку кількість теплоти .

–В. Робота газу, виконана за цикл, дорівнює .

–Г. В даному випадку ККД циклу можна обчислити, використовуючи формулу , де A_г — робота, виконана газом за весь цикл.

11. У калориметр, що містить 1 кг води при температурі 20 °С, поклали 0,1 кг льоду, що має температуру –15 °С. Нехтуючи теплоємністю калориметра, позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. У кінцевому стані в калориметрі буде суміш води з льодом.

–Б. У кінцевому стані в калориметрі буде тільки лід.

+В. У кінцевому стані в калориметрі буде тільки вода.

+Г. У калориметрі встановиться температура вище 8 °С.

12. Щоб одержати воду з 100 кг льоду, узятого при температурі –15 °С, 3 кг природного газу спалюють у печі з ККД 40%. Питома теплота згоряння газу 44 МДж/кг. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

+А. При повному згорянні газу виділяється кількість теплоти
більше 10⁸ Дж.

–Б. Щоб нагріти і розплавити лід, треба затратити кількість теплоти менше 30 МДж.

+В. На нагрівання води, що утворилася при плавленні льоду,
витрачена кількість теплоти, більше 15 МДж.

–Г. Вода нагріється до температури вище 52 °С.

Варіант 4

Записуючи відповіді на завдання тесту, обведіть літери, що відповідають твердженням, які ви вважаєте правильними, та закресліть літери, що відповідають твердженням, які ви вважаєте неправильними.
Наприклад, якщо ви вважаєте правильними твердження А і В,
а неправильними — твердження Б і Г, запишіть .
Якщо хоча б одна літера з 4-х буде непозначеною, завдання вважається не виконаним.

1. Яку величину виміряють за допомогою барометра? Виберіть правильну відповідь.

–А. Відносну вологість.

–Б. Абсолютну вологість.

–В. Температуру.

+Г. Атмосферний тиск.

2. Яка з перерахованих властивостей характерна тільки для аморфних тіл? Виберіть правильну відповідь.

–А. Анізотропність.

–Б. Існування визначеної температури плавлення.

+В. Відсутність визначеної температури плавлення.

–Г. Висока теплопровідність.

3. Газ ізотермічно розширюється. Виберіть правильне тверд­ження.

–А. Внутрішня енергія газу збільшується.

–Б. Тиск газу збільшується.

–В. Робота газу негативна.

+Г. Газ одержує деяку кількість теплоти.

4. Відносна вологість повітря в кімнаті дорівнює 100 %. При цьому показання сухого термометра T₁, а показання вологого — T₂. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. T₁ > T₂.

–Б. T₁ < T₂.

+В. T₁ = T₂.

+Г. При зменшенні вологості показання обох термометрів зміняться.

5. Перехід газу зі стану В до стану С можна здійснити в процесах 1, 2, 3 (див. рисунок). Позначте, які з наступних чотирьох тверджень щодо роботи газу правильні, а які — неправильні. –А. А2 > A1. +Б. A2 > A3. –В. A1 = A3. –Г. A1 < A3.

6. Газ можна перевести зі стану 1 до стану 2 у два способи (див. рисунок). Позначте, які з наступних чотирьох тверд­жень правильні, а які — неправильні. –А. Зміна внутрішньої енергії при переході а більша, ніж при переході б. +Б. Робота газу при переході а більша, ніж при переході б.

–В. Кількість теплоти, що передається газу, в обох переходах однакова.

+Г. Зміна внутрішньої енергії газу при обох переходах однакова.

7. Спирт піднявся в капілярній трубці на 1,2 см. Коефіцієнт поверхневого натягу спирту 22 мН/м, густина спирту 800 кг/м³. Приймаючи коефіцієнт поверхневого натягу води рівним 73 мН/м, позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

+А. Радіус капілярної трубки менше 0,8 мм.

–Б. Вода в цій же трубці підніметься на 1 см вище, ніж спирт.

–В. Вода в цій же трубці підніметься на висоту, меншу 0,5 см.

–Г. Якщо радіус трубки зменшити в 2 рази, висота підняття рідини зменшиться в 2 рази. 

8. На рисунку показано замкнутий цикл, здійснений з даною масою ідеального газу. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. –А. У процесі 1-2 газ віддавав деяку кількість теплоти. +Б. У процесі 2-3 робота газу є додатною. +В. У процесі 3-4 газ віддавав деяку кількість теплоти. +Г. У процесі 4-1 робота газу є від’ємною.

9. Моль ідеального одноатомного газу здійснює цикл, що складається з трьох процесів: адіабатного розширення 1-2, ізотермічного стиснення 2-3 і ізохорного нагрівання 3-1. У процесі ізохорного нагрівання газу передано кількість теплоти, що дорівнює 10 кДж. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. +А. Для всього циклу зміна внутрішньої енергії дорівнює нулю.

–Б. У процесі 1-2 газ віддає деяку кількість теплоти.

–В. Робота газу на ділянці 3-1 є додатною.

–Г. При адіабатному процесі робота газу менше 10 кДж.

10. Робочим тілом теплової машини, графік циклу якої показано на рисунку, є 1 моль ідеального одноатомного газу. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні. –А. Робота газу, виконана за цикл, дорівнює .

+Б. У процесі 1-2 газ одержує деяку кількість теплоти.

–В. Робота газу в процесі 1-2 дорівнює .

–Г. У даному випадку ККД циклу можна обчислити, використовуючи формулу , де A_г — робота, виконана газом за весь цикл.

11. У калориметр, що містить 1 кг води при температурі 20 °С, впустили 100 г водяної пари, яка має температуру 100 °С. Нехтуючи теплоємністю калориметра, позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. У кінцевому стані в калориметрі будуть вода і пара.

–Б. Маса води в калориметрі стане більшою 1,05 кг.

+В. У кінцевому стані в калориметрі буде тільки вода.

–Г. У калориметрі встановиться температура вище 90 °С.

12. Щоб одержати з 50 кг льоду, воду при температурі 60 °С, треба спалити в печі 2,3 кг бензину. ККД печі 30%. Питома теплота згоряння бензину 44 МДж/кг. Позначте, які з наступних чотирьох тверджень правильні, а які — неправильні.

–А. Щоб всю воду, яка утворилася при плавленні льоду, нагріти до 60 °С, треба затратити кількість теплоти, меншу 11 МДж.

+Б. При повному згорянні бензину виділиться кількість теплоти, більше 92 МДж.

+В. Щоб нагріти і розплавити лід, треба затратити кількість теплоти, меншу 20 МДж.

–Г. Початкова температура льоду нижче –15 °С.