Hőtan 2. feladatok és megoldások
1.
Mekkora a hőmérséklete 60 g héliumnak, ha belső energiája 45 kJ?
2.
A búvárok oxigénpalackjában 4 kg 17 0C-os gáz van. Mekkora a belső energiája?
3.
A tanulók - a fizika szakkörön - kísérletezéskor azt tapasztalták, hogy a 2 kg nitrogént tartalmazó palack belső energiája hűtés közben 5%-kal csökkent. Mekkora a gáz belső energiája a hűtés megkezdésekor? Mekkora lett a nitrogén hőmérséklete a hűtés után, ha előtte 22 ℃-volt?
4.
Jól hőszigetelt falú hengerben 2 kg 17 0C-os levegő van. Adiabatikus folyamatban a hőmérséklete −17 0C-ra csökken. A levegő fajhője állandó térfogaton 710 J / kg .℃. a.) Mekkora a belső energia megváltozása? b.) Mekkora a munkavégzés?
5.
Mennyi 0 °C-os jeget kell beledobni 3 dl 22°C-os üdítőbe, hogy 8 °C hőmérsékletű italt kapjunk?
6.
Egy termoszban 4 kg −12 ℃-os jég van. Melegedés közben 2000 kJ hőt vesz fel a környezetéből. Elolvad-e a jég? Ha elolvad, mekkora lesz a víz hőmérséklete? Adatokat lásd az előző feladatban!
7.
Hány gramm 100 °C-os vízgőzt kell a 35 °C-os 1,5 dl térfogatú kávéban lecsapatni, hogy 60 °C-os forró kávét kapjunk?
8.
Melyik állítás hamis az ideális gázok izobár állapotváltozására? a) Az állapotváltozás során a gázzal közölt hő egy része a gáz tágulási munkáját fedezi. b)A gáz tágulási munkája éppen egyenlő a gázzal közölt hővel. c) A gáztól elvont hő nagyobb, mint a gázon végzett mechanikai munka. d)A termikus hőcsere előjele mindig ellentétes a gázon végzett külső munka előjelével.
b
Válassza ki a hamis állítást! a) Az első főtétel matematikai alakja: ΔE = Q + W. b) A belső energia a részecskék átlagos mozgási energiájával arányos. c) A nyomás és a hőmérséklet ismeretében kiszámítható a belső energia. d) Az első főtétel az energia-megmaradás törvényének egyik megfogalmazása.
c
9.
10. Melyik állítás hamis?
a) Ha a gáz tágul, akkor a munkavégzés mindig negatív. b) Ha gáz melegszik akkor a hőmennyiség mindig pozitív. c) Ha a gáz melegszik, akkor a belső energia változása mindig pozitív. d) Van olyan folyamat, amikor a hőmennyiség és a munka egymás ellentettje.
b
11.
c
12. Melyik állítás hamis?
a) Izobar folyamatban a hőmennyiség kiszámítható a szabadsági fok, a részecskék darabszáma és a hőmérsékletváltozás ismeretében. b) Izochor folyamatban a belső energia változása kiszámítható a molszám, a szabadsági fok és a hőmérsékletváltozás ismeretében. c) Izoterm folyamatban a belső energia változása kiszámítható a szabadsági fok, a tömeg, a móltömeg és a hőmérsékletváltozás ismeretében. d) Adiabatikus folyamatban a munka kiszámítható a szabadsági fok, a molszám és a hőmérsékletváltozás ismeretében.
c
13. Melyik állítás hamis? A belső energia változása minden folyamatban kiszámítható
a) a szabadsági fok, a molszám és a hőmérsékletváltozás ismeretében. b) a szabadsági fok, a részecskeszám és a hőmérsékletváltozás ismeretében. c) a tömeg, a moltömeg és a hőmérsékletváltozás ismeretében. d) a tömeg, a hőmérsékletváltozás és az állandó térfogaton vett fajhő ismeretében.
c
14. Melyik állítás nem igaz?
a) A kétatomos gázok szabadsági foka 5. b) Az egy szabadsági fokra jutó átlagos energia
3 kT 2
c) Az ekvipartició tétel szerint az összes molekula minden sebesség- és szögsebességkomponenséhez átlagosan ugyanannyi energia tartozik. d) A szabadsági fok egy molekula teljes mozgásának leírásához szükséges sebesség- és szögsebesség-komponensek száma. 15. Az anyagokat olvadás közben melegíteni kell. Hová lesz a befektetett energia? a) Növeli a hőmérsékletet. b) Növeli az anyag részecskéinek mozgási energiáját. c) Növeli az anyag részecskéi közötti kölcsönhatást. d) 90 %-a a tágulási munkát fedezi. 16. Vizet forralunk. Mire fordítódik a forrás közben befektetett energia?
a) Csak a víz részecskéinek mozgási energiáját növeli.
b
b
c
b) Csak a keletkezett gőz tágulási munkáját fedezi. c) A részecskék mozgási energiáját növeli és a keletkezett gőz tágulási munkáját fedezi. d) A gőz felfelé áramlásának sebességét növeli. 17. A főzés gyorsítására gyakran „kuktafazekat” (zárt edényt) használnak. Miért?
a) Zárt edényben nagyobb nyomáson, magasabb hőmérsékleten jön létre a forrás, az egész anyag magasabb hőmérsékletű. b) Zárt edényben nagyobb nyomás jön létre, mely felbontja a fehérjemolekulákat. c) Zárt edényből a gőz nem tud elszabadulni, s puhítja az anyagot. d) Zárt edényben a gőz a folyadék belsejében marad, s puhítja az anyagot. 18. Hajnalban szabad térben néha dér keletkezik. Mi a keletkezés oka? a) A lecsapódott harmat tovább hűl és megfagy. b) A harmat a fagyáspont alatti hőmérsékleten csapódik ki. c) Kevés hó esett. d) A szabadtéri tárgyak hőmérséklete fagyáspont alatti, s a kicsapódó harmat ráfagy a tárgyakra. 19. Nagy kánikulában is fázunk, ha a Balatonból vagy az úszómedencéből kilépünk. Miért? a) Nincs elég meleg. b) A bőrünkről párolgó víz hőt von el a bőrünktől. c) A Nap intenzív sugárzása hőt von el a bőrünktől. d) Testmozgásunk által keletkezett légmozgás miatt fázunk.
a
b
b
20. Hogyan lehet 0 oC alatt megolvasztani a jeget? Az alábbi megoldási
javaslatok közül melyik nem helyes? a) A jégre sót szórunk. b) A jég felületét vékony tárggyal erősen nyomjuk. c) A porhó apró jégkristályokból áll. A porhavat összenyomjuk. d) A jégre homokot szórunk.
d
Megoldások 1.
2.
3.
437,8 kJ A nitrogén belső energiája 437,8 kJ volt a hűtés kezdetekor.
T2 = 0,95 . T1 = 280,25 K = 7,25 ℃ A hűtés után a hőmérséklet 7,25 ℃ lett.
4.
5.
6.
7.
