Материал: Фонд оценочных средств по физике. Механика, молекулярная физика и термодинамика. методические указания для самостоятельной работы и тестирования знаний. Москаленко А.Г., Тураева Т.Л

19. При изохорном нагревании одноатомного идеального газа (=3 моль) его термодинамическая температура увеличилась в n = 2 раза. Определите изменение энтропии при этом процессе. [25,9 Дж/К]

20. Одинаковое количество одноатомного и двухатомного газов, нагревают в закрытом сосуде. Начальные и конечные температуры газа в обоих случаях одинаковы. Во сколько раз приращение энтропии во втором случае больше чем в первом? [2,5 раза]

Уровень с

1. Определить удельные теплоёмкости с_р и c_V для газа, состоящего по массе из 85 % О₂ и 15 % озона (О₃). [6,3·10² Дж/кг·К; 8,8·10² Дж/кг·К]

2. 25 % молекул кислорода диссоциировано на атомы. Определить удельные теплоемкости c_V и c_p такого газа. [680 Дж/кг·К; 1004 Дж/кг·К]

3. Определите удельные теплоёмкости c_V и c_P смеси углекислого газа массой m₁ = 3 г и азота массой m₂ = 4 г. [667 Дж/кг·К; 917 Дж/кг·К]

4. Определите показатель адиабаты γ смеси газов, содержащей гелий массой m₁ = 10 г и водорода массой m ₂ = 4 г. [1,51]

5. Найти удельную теплоемкость c_P газовой смеси, состоящей из количества ν₁=3кмоль аргона и количества ν₂ = 2 кмоль гелия. [810 Дж/кг·К]

6. Найти отношение C_P/C_V газовой смеси, состоящей из m₁ = 8 г гелия и m₂ = 16 г кислорода. [1,59]

7. Газообразный водород, находившийся при нормальных условиях в закрытом сосуде объемом V = 5,0 л, охладили на Т = 55 К. Найти приращение внутренней энергии газа и количество отданного им тепла. [150 Дж]

8. Идеальный газ с  = 1,4 расширяется изотермически от объема V₁= 0,1 м³ до объема V₂= 0,3 м³. Конечное давление газа P₂=2,010⁵Па. Определить приращение внутренней энергии газа, совершенную газом работу и количество полученного газом тепла. [65,9 кДж]

9. При изобарном нагревании от 0 до 100 С моль идеального газа поглощает Q = 3,35 кДж тепла. Определить: 1) значение ; 2) приращение внутренней энергии газа U; 3) работу, совершенную газом. [1,33; 2,5 кДж; 0,85 кДж]

10. При адиабатном сжатии кислорода массой m = 20 г его внутренняя энергия увеличилась на U = 8 кДж и температура повысилась до Т₂ = 900 К. Найти: 1) повышение температуры Т; 2) конечное давление газа Р₂, если начальное давление Р₁ = 200 кПа. [616 К]

11. Какое количество теплоты выделяется при изотермическом сжатии 10 л газа, находившегося под давлением 1,5^.10⁵ Па, до объёма 2 л? [2,4 кДж]

12. Азот занимает объём V₁=2 м³ и находится под давлением P₁=10⁵ па. Газ нагревают сначала при постоянном объёме до давления P₂=5^.10⁵ Па, а затем при постоянном давлении до объёма V₂=4 м³. Масса азота m=3 кг. Определить изменение внутренней энергии газа, совершенную работу и количество тепла, переданное газу. [5·10⁶ Дж; 10⁶ Дж; 6·10⁶ Дж ]

13. Воздух, занимавший объём V₁= 10 л при давлении P₁=100 кПа, был адиабатно сжат до объёма V₂=1 л. Под каким давлением P₂ находится воздух после сжатия?

14. Какая доля количества тепла Q, подводимого к идеальному газу при изобарном процессе, расходуется на увеличение ΔU внутренней энергии и какая доля – на работу расширения? Рассмотреть три случая, если газ:

1) одноатомный; 2) двухатомный; 3) трехатомный. [1) ; ; 2) ; ; 3) ; ]

15. В закрытом сосуде объемом V =10 л находится воздух при давлении P = 10⁵ Па. Какое количество тепла надо сообщить воздуху, чтобы повысить давление в сосуде в 5 раз? [5 кДж]

16. Идеальный двухатомный газ в количестве ν =0,001 кмоль совершает цикл, состоящий из двух изохор и двух изобар. Наименьший объём газа 10 л, наибольший – 20 л, наименьшее давление 2,46^.10⁵ Па, наибольшее – 4,1^.10⁵ Па. Начертить график цикла. Определить температуры газа для характерных точек цикла и его КПД. [300 К; 500 К; 1 кК; 605 К; 8,6%]

17. Один моль идеального двухатомного газа, находящийся под давлением P₁ = 0,1 МПа при температуре Т₁ = 300 К, нагревают при постоянном объеме до давления P₂ = 0,2 МПа. После этого газ изотермически расширяется до начального давления и затем изобарически сжимается до начального объема. Начертить график цикла. Определить температуру газа для характерных точек цикла и его КПД. [Т₂=Т₃=600 К; 9,9 %]

18. Идеальный газ совершает цикл Карно. Температура Т₁ нагревателя равна 470 К, температура Т₂ холодильника – 270 К. При изотермическом расширении газ совершает работу А = 100 Дж. Определить КПД цикла и количество теплоты Q₂, которое газ отдаёт холодильнику при изотермическом сжатии. [0,4; 60 Дж]

19. Идеальный газ совершает цикл Карно. Работа А₁ изотермического расширения газа равна 5 Дж. Определить работу А₂ изотермического сжатия, если КПД цикла 0,2.[4 Дж]

20. Идеальный газ, совершающий цикл Карно, 23 количества теплоты Q₁, полученного от нагревателя, отдаёт холодильнику. Температура холодильника 275 К. Определить температуру нагревателя. [420 К]

21. Найти изменение энтропии при следующих процессах: а) при превращении 1 кг воды при 0 С в пар при 100 С; б) при превращении 30 г льда в пар при 100 С, если начальная температура льда - 40 С. [7,4 Дж/К]

22. Найти приращение энтропии одного моля углекислого газа при увеличении его абсолютной температуры в n = 2 раза, если процесс нагревания: а) изохорный; б) изобарный. [17,3 Дж/К; 23,0 Дж/К]

23. Гелий массой m = 1,7 г адиабатически расширили в n = 3 раза и затем изобарически сжали до первоначального объема. Найти приращение энтропии газа в этом процессе.

24. Кислород массой М = 2 кг увеличил свой объём в n = 5 раз один раз изотермически, другой адиабатно. Найти изменение энтропии в каждом из двух процессов. [836 кДж/К; 0]

Библиографический список

1. Савельев, И.В. Курс общей физики: в 5 кн.: кн. 1: Механика [Текст]: учеб. пособие для втузов / И.В. Савельев. - М.: АСТ: Астрель, 2006.- 336 с.

2. Савельев, И.В. Курс общей физики: в 5-и кн.: кн. 3: Молекулярная физика и термодинамика [Текст]: учеб. пособие для втузов / И.В. Савельев. - М.: АСТ: Астрель, 2005.- 208 с.

3. Детлаф, А.А. Курс физики [Текст] : учеб. пособие для втузов / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. - М. : Высшая школа, 1989. - 608 с.

4. Трофимова, Т.И. Курс физики [Текст]: учеб. пособие для вузов / Т.И. Трофимова. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 560 с.

5. Яворский, Б.М. Справочник по физике [Текст]: учеб. пособие для втузов / Б.М. Яворский, А.А. Детлаф - М.: Наука, 1985. – 512 с.

6. Волькенштейн, В.С. Сборник задач по общему курсу физики [Текст]: пособие для втузов / В.С. Волькенштейн.- С.-Пб: Спец.лит, 2002. - 327 с.

7. Чертов, А.Г. Задачник по физике [Текст]: учеб. пособие для втузов / А.Г. Чертов, А.А. Воробьев – М.: Интеграл Пресс, 1997. – 544 с.

8. Трофимова, Г.И. Сборник задач по физике с решениями [Текст]: учебное пособие для вузов / Г.И. Трофимова, З.Г. Павлова – М.: Высш.шк., – 2004.- 591 с.

9. Новиков С.М. Сборник заданий по общей физике: [Текст]: учеб. пособие для вузов / С.М. Новиков. – М.: ООО «Мир и Образование», 2006. - 512 с.

10. Иродов, И.Е. Задачи по общей физике [Текст]: учеб. пособие для вузов / И.Е. Иродов. – М: Лаборатория базовых знаний,. 2001. – 432 с.

11. Гладской, В.М. Сборник задач по физике с решениями: пособие для втузов [Текст]: пособие для втузов / В.М. Гладской, П.И. Самойленко. – М.: Дрофа, 2004. – 288 с.

Содержание

1. МЕХАНИКА 2

1.1. Кинематика 2

Уровень А 2

9. Если известна зависимость радиус-вектора частицы от времени , то из представленных выражений количество верных утверждений равно 3

10. Зависимость радиус-вектора частицы от времени дается уравнением . Проекция скорости на ось Х равна 3

11. Зависимость радиус-вектора частицы от времени дается уравнением . Модуль ускорения равен 3

19. Частица ударяется о стенку под углом  к ней и упруго отражается. Модуль приращения скорости ∆равен 5

1) 0 2) 2 3) 2cos 4) 2sin 5

20. Частица движется вдоль оси х по закону х = -19 + 20t - t². В момент времени t = 5 с проекция ускорения частицы на ось Х равна 5

Уровень В 6

6. Движение частицы определяется уравнениями Х=4t, Y=2t². Чему равен момент времени t = 1 с угол между и ? [45°] 6

Уровень С 7

1.2. Динамика поступательного движения 11

Уровень А 11

Уровень В 11

Уровень С 14

1.3. Работа, энергия, законы сохранения 16

Уровень А 16

Уровень В 19

Уровень С 21

1.4. Динамика вращательного движения 24

Уровень А 24

Уровень В 27

Уровень С 29

2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА 36

2.1. Молекулярно-кинетическая теория газов 36

Уровень А 36

Уровень В 42

Уровень С 44

2.2. Основы термодинамики 47

Уровень А 47

Уровень В 51

Уровень С 53

Библиографический список 57

ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ПО ФИЗИКЕ.

МЕХАНИКА, МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

И ТЕРМОДИНАМИКА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ