49. Termodinamikai folyamatok energetikai vizsgálata

Hőtan főtételei
https://kemfiz.hu/fizika_kozep/hotan/

Feladatok:

1, 3, 5, 12, 17, 18, 19, 21, 25, 30, 41

1. 

Ugyanakkora belsőenergia-növekedéshez hol kell több hő: állandó V vagy állandó p? 

Válasz: A) Állandó nyomáson. 

Indoklás: Állandó p esetén a gáz tágul és munkát végez, ezért Qp=ΔE+W>ΔE=QV.

3. 

Merev falú edényben vagy dugattyús edényben kell több hő ugyanakkora ΔT-hez? 

Válasz: B) Ha az edény dugattyús. 

Indoklás: Dugattyús edényben a gáz tágulás közben munkát végez, ezért több hő kell ( cp>cV ).

4. 

Hogyan engedjünk ki levegőt a lufiból, hogy a bent maradó levegő T-je ne változzon? 

Válasz: C) Nagyon lassan, hogy folyamatos hőcsere legyen a környezettel. 

Indoklás: Lassan történő folyamatnál a gáz hőmérséklete a környezettel kiegyenlítődik, gyakorlatilag izoterm marad.

5. 

A gáz 100 J hőt vesz fel, 20 J munkát végez. Mekkora ΔE? 

Válasz: B) A belső energia 80 J-lal növekszik. 

Indoklás: ΔE=Q+W=100 J+(−20 J)=80 J.

7. 

Izobár és adiabatikus tágulásnál melyiknél végez a gáz pozitív munkát? 

Válasz: C) Mindkettőre. 

Indoklás: Táguláskor a térfogat nő, ezért a gáz mindkét folyamatban pozitív munkát végez a környezetén.

9. 

Ideális gáz izoterm folyamatban 500 J munkát végez. Mekkora ΔE? 

Válasz: A) A gáz belső energiája nem változik. 

Indoklás: Ideális gáznál a belső energia csak a hőmérséklettől függ; izotermnél ΔT=0, így ΔE=0.

10. 

Ugyanabból az állapotból 1 dm³-rel csökkentjük V-t izobár, illetve izoterm folyamatban. Hol nagyobb a munka? 

Válasz: B) Akkor, amikor a hőmérséklet állandó. (izoterm)

Indoklás: Összenyomáskor izoterm görbe a p–V diagramon az izobár fölött fut, így a terület (munka) nagyobb.

12. 

A gáz 800 J hőt vesz fel, 740 J munkát végez. Mekkora ΔE? 

Válasz: A) +60 J. 

Indoklás: ΔE=Q+W=800 J+(−740 J)=60 J.

14. 

Ugyanaz a gáz: kétszeresére nő V állandó p-n, vagy kétszeresére nő p állandó V-n. Hol nagyobb a munka? 

Válasz: A) Ha a térfogata nő kétszeresére. 

Indoklás: Munka csak térfogatváltozáskor van (W=∫p dV); állandó V-nél W=0!!!

15. 

Melyik állapotváltozásnál igaz, hogy a gáz által végzett munka megegyezik a közölt hővel? 

Válasz: B) Az izoterm állapotváltozásnál. 

Indoklás: Ideális gáznál izotermnél ΔE=0, így az I. főtétel szerint Q+W=0. Ebből:  W=-Q

16. 

Két különböző térfogatú tartályban ugyanannyi CO₂-t hűtünk 20 °C-ról –10 °C-ra. Hol kell több hőt elvonni? 

Válasz: C) Mindkét tartály esetében ugyanannyi hőt kell elvonni. 

Indoklás: A szükséges hő Q=mcΔT-től függ; m és ΔT azonos, a nyomás/térfogat nem számít.

17. 

Dugattyúval elzárt gáz hogyan melegíthető fel? 

Válasz: C) Hőközléssel és munkavégzéssel is.  

Indoklás: Az I. főtétel szerint a belső energia nőhet hőfelvétel és a gázon végzett munka hatására is.

18. 

Lehet-e, hogy ΔE>Q egy dugattyús gáz esetén, ha Q a közölt hő? 

Válasz: B) Igen, ha a gázt a hőközlés közben össze is nyomjuk. 

Indoklás: Összenyomáskor a környezet munkát végez a gázon (W<0), így ΔE=Q+W>Q.

19. 

Gáz tágul, 500 J munkát végez, 500 J hőt kap. Változik-e a hőmérséklete? 

Válasz: B) Nem változott, mivel a belső energiája változatlan maradt. 

Indoklás: ΔE=Q+W=500−500=0; ideális gáznál ΔE=0⇒ΔT=0.

21. 

Végezhet-e gáz munkát a környezetén, miközben lehűl? 

Válasz: A) Igen, végezhet, többféle állapotváltozás során is. 

Indoklás: Ha a gáz több hőt ad le, mint amennyi munkát végez, akkor ΔE<0, miközben W>0.

25. 

Dugattyús hengerbe zárt ideális gázt izoterm módon nyomunk össze.  Mi igaz? 

Válasz: B) A gáz hőt ad le a környezetének. 

Indoklás: Összenyomáskor a gáz belső energiája nem változhat (izoterm), ezért a rá végzett munka hő formájában távozik.

28. 

Izoterm módon felére csökkentjük, illetve kétszeresére növeljük a térfogatot. Hol nagyobb ∣ΔE∣? 

Válasz: C) Egyforma lesz mindkét esetben. 

Indoklás: Ideális gáznál izotermnél mindig ΔE=0, így mindkét esetben ∣ΔE∣=0.

30. 

Mi igaz ideális gáz izoterm állapotváltozására? 

Válasz: B) Nincs belsőenergia-változás. 

Indoklás: A belső energia csak a hőmérséklettől függ; izotermnél ΔT=0, ezért ΔE=0.

33. 

 20 °C-ról 80 °C-ra növeljük egy dugattyús gáz T-jét. Melyik folyamatnál kell a legkevesebb hő? 

Válasz: C) Adiabatikus folyamatot. 

Indoklás: Adiabatikusnál Q=0; a hőmérséklet munkavégzéssel is növelhető, hőközlés nélkül.

37. 

100 °C-kal növeljük egy dugattyús gáz T-jét. Melyik folyamatnál kell a legtöbb hő?

Válasz: B) Izobár. 

Indoklás: Az izobár fajhő nagyobb, mint az izochoré (cp>cV), adiabatikusnál pedig Q=0.

38. 

1000 J hő 3 °C-kal emeli a T-t. 2000 J mekkora ΔT-t okoz? 

Válasz: A) Pontosan 6 °C-ot változik. 

Indoklás: Q∼ΔT, ha c és m állandó; kétszeres hő kétszeres hőmérséklet-változást okoz.

39. 

Két azonos tömegű anyag T–Q grafikonja adott. Melyiknek nagyobb a fajhője? 

Válasz: B) A 2-es anyagnak nagyobb a fajhője. 

Indoklás: Nagyobb fajhő esetén ugyanakkora ΔT-hez több Q kell, tehát a grafikonon kisebb a meredekség.

40. 

Anna 4→18 °C-ra, Bea 4→36 °C-ra melegíti ugyanannyi tejet. Ki közölt több mint kétszer annyi hőt? 

Válasz: A) Beának több mint kétszer annyi hőt kellett közölnie. 

Indoklás: Anna ΔT-je 14 °C, Bea ΔT-je 32 °C; 32>2⋅14, így QB>2QA.

41. 

Ideális gáz munkát végez. Maradhat-e közben állandó a hőmérséklete? 

Válasz: D) Igen, ha a gáz hőt vesz fel a környezetéből. 

Indoklás: Izoterm tágulásnál a gáz munkát végez, miközben ugyanannyi hőt vesz fel, így ΔE=0, ΔT=0.

Vissza