Молекулярная физика и термодинамика

2. На рисунке представлен график функции распределения молекул идеального газа по скоростям (распределение Максвелла), где – f(v) = dN/Ndv доля молекул, скорости которых заключены в интервале скоростей от v до v+dv в расчете на единицу этого интервала.
Верными являются утверждения:
1) площадь заштрихованной полоски равна числу молекул со скоростями в интервале от v до v+dv ;
2) при любом изменении температуры площадь под кривой не изменяется;
3) с ростом температуры максимум кривой смещается вправо;
4) с ростом температуры максимум кривой смещается влево.

3. На рисунке представлен график функции распределения молекул идеального газа по скоростям (распределение Максвелла), где – f(v) = dN/Ndv доля молекул, скорости которых заключены в интервале скоростей от v до v+dv в расчете на единицу этого интервала.
Верными являются утверждения:
1) при понижении температуры площадь под кривой уменьшается;
2) при понижении температуры величина максимума растёт;
3) положение максимума кривой зависит как от температуры, так и от природы газа;
4) при понижении температуры максимум кривой смещается вправо.

4. На рисунке представлен график функции распределения молекул идеального газа по скоростям (распределение Максвелла), где – f(v) = dN/Ndv доля молекул, скорости которых заключены в интервале скоростей от v до v+dv в расчете на единицу этого интервала.
Для другого газа с меньшей молярной массой, но при той же температуре и с таким же числом молекул …
1) максимум кривой сместится влево в сторону меньших скоростей;
2) максимум кривой сместится вправо в сторону больших скоростей;
3) площадь под кривой уменьшится;
4) площадь под кривой увеличится.

5. На рисунке представлен график функции распределения молекул идеального газа по скоростям (распределение Максвелла), где – f(v) = dN/Ndv доля молекул, скорости которых заключены в интервале скоростей от v до v+dv в расчете на единицу этого интервала.
Для другого газа с большей молярной массой, но при той же температуре и с таким же числом молекул …
1) максимум кривой сместится влево в сторону меньших скоростей;
2) максимум кривой сместится вправо в сторону больших скоростей;
3) площадь под кривой увеличивается;
4) площадь под кривой уменьшится.

6. Максимальное число вращательных степеней свободы для молекулы азота N2 равно …
1) 1
2) 5
3) 2
4) 3

7. При условии, что имеют место только поступательное и вращательное движения, число степеней свободы для молекулы метана (CH4) равно …
1) 4
2) 5
3) 6
4) 7

8. На каждую степень свободы движения молекулы приходится одинаковая энергия, равная (k – постоянная Больцмана, Т – абсолютная температура). Средняя кинетическая энергия атомарного водорода равна …
1) kT
2) 3kT/2
3) 2kT
4) 5kT/2

9. Средняя кинетическая энергия молекул газа при температуре Т зависит от их структуры. При условии, что имеют место только поступательное и вращательное движения, средняя энергия молекул водяного пара (H2O) равна …
1) 3kT/2
2) 2kT
3) 5kT/2
4) 3kT

10. Отношение энергии поступательного движения молекулы аммиака (NH3) к энергии её вращательного движения равно …
1) 0,5
2) 1,0
3) 1,5
4) 2,0

11. В трех одинаковых сосудах при равных условиях находится одинаковое количество водорода, гелия и азота. Распределение скоростей молекул водорода описывает кривая …
1) 1
2) 3
3) 2

12. В трех одинаковых сосудах находится одинаковое количество газа, причем T1 > T2 > T3 . Распределение проекций скоростей молекул в сосуде с температурой T3 описывает кривая …
1) 1
2) 2
3) 3

13. В трех одинаковых сосудах при равных условиях находится одинаковое количество водорода, гелия и азота. Распределение проекций скоростей атомов гелия на произвольное направление x описывает кривая …
1) 1
2) 2
3) 3

14. В сосуде, разделенном на две равные части неподвижной непроницаемой перегородкой находится газ. Массы газа в каждой части сосуда равны. В правой части температура газа больше, чем в левой (T2 > T1). Графики функции распределения f(v) = dN/Ndv скоростей молекул газа в двух частях сосуда верно представлены на рисунке …
1) 1
2) 2
3) 3

15. Средний импульс молекулы идеального газа при уменьшении абсолютной температуры газа в 4 раза …
1) увеличится в 2 раза
2) увеличится в 4 раза
3) уменьшится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза

16. После увеличения абсолютной температуры идеального газа в 2 раза и увеличения концентрации молекул в 4 раза давление газа …
1) увеличилось в 8 раз
2) увеличилось в 4 раза
3) увеличилось в 2 раза
4) уменьшилось в 2 раза

17. Увеличение объема данной массы газа в 2 раза, привело к возрастанию его давления в 1,5 раза. При этом его абсолютная температура …
1) увеличилась в 3 раза
2) увеличилась в 6 раз
3) уменьшилась в 3 раза
4) не изменилась

18. Абсолютная температура и объем идеального газа возросли в 2 раза, следовательно, давление газа …
1) увеличилось в 4 раза
2) увеличилось в 2 раза
3) уменьшилось в 4 раза
4) не изменилось

19. В баллоне емкостью 20 л находится метан (CH4). В результате утечки газа давление снизилось в 4 раза при постоянной температуре, значит масса метана уменьшилась в …
1) 2 раза
2) 4 раза
3) 16 раз
4) 5 раз

20. В баллоне емкостью 60 л находится пропан (C3H8). Две трети газа выпустили из баллона при постоянной температуре, в результате давление пропана уменьшилось в …
1) 3 раза
2) 2 раза
3) 1,5 раза
4) 20 раз

21. Плотность водяных паров в воздухе увеличилась в 2 раза при неизменной температуре. При этом парциальное давление водяных паров в воздухе …
1) увеличилось в 4 раза
2) не изменилось
3) увеличилось в 2 раза
4) уменьшилось в 2 раза

22. В цилиндре при сжатии постоянной массы воздуха давление возрастает в 3 раза и абсолютная температура газа увеличивается в 2 раза, значит отношение объемов газа до и после сжатия V1/V2 равно …
1) 6
2) 3/2
3) 2/3
4) 1/6

23. На рисунке изображен цикл для постоянной массы газа в координатах V – объем, p – давление.
Из указанных на графике четырёх точек наибольшей температуре соответствует точка …
1) 2
2) 3
3) 1
4) 4

24. На рисунке изображен цикл для постоянной массы газа в координатах p – давление, V – объем.
Из указанных на графике четырёх точек наименьшей температуре соответствует точка …
1) 2
2) 3
3) 1
4) 4

25. На рисунке в координатах pV изображены графики четырёх процессов для постоянной массы идеального газа, проведенных из состояния A.
Адиабатический процесс может описывать кривая …
1) 2
2) 3
3) 1
4) 4

26. На рисунке в координатах pV изображены графики четырёх процессов для постоянной массы идеального газа, проведенных из состояния A.
Изотермический процесс может описывать кривая …
1) 2
2) 3
3) 1
4) 4

27. На р,V–диаграмме изображен циклический процесс, совершаемый идеальным газом постоянной массы. Температура газа на участке …
1) ВС повышается, на СD – понижается
2) ВС и СD понижается
3) ВС и СD повышается
4) ВС понижается, на СD – повышается

28. На р,V–диаграмме изображен циклический процесс, совершаемый идеальным газом постоянной массы. Температура газа на участке …
1) CD повышается, на DA – понижается
2) CD и DA понижается
3) CD и DA повышается
4) СD понижается, на DA – повышается

29. Концентрация молекул любых газов при одинаковых температурах и давлениях …
1) увеличивается с ростом молярной массы
2) уменьшается с ростом молярной массы
3) одинакова для всех газов
4) зависит от внешних условий

30. На р,V–диаграмме изображен циклический процесс, совершаемый идеальным газом постоянной массы. Изображение этого процесса в координатах р,Т верно показано на рисунке …
1) 2
2) 3
3) 1

31. Величина, равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить телу, чтобы повысить его температуру на один кельвин, называется …
1) плотностью энергии
2) внутренней энергией
3) теплоёмкостью
4) удельной теплотой

32. Работа, совершаемая идеальным газом при его изотермическом расширении, численно равна заштрихованной площади, показанной на рисунке …
1) 3
2) 1
3) 4
4) 2

33. Работа, совершаемая идеальным газом при его изобарном расширении, численно равна заштрихованной площади, показанной на рисунке …
1) 1
2) 3
3) 2
4) 4

34. В некотором процессе газ совершил работу, равную 10 кДж, а его внутренняя энергия уменьшилась на 10 кДж, следовательно, это процесс …
1) адиабатный
2) изобарный
3) изотермический
4) изохорный

35. Процесс, при котором газу было передано количество теплоты 5 кДж, и он совершил работу, равную 5 кДж, является …
1) изотермическим сжатием
2) изобарным нагреванием
3) изотермическим расширением
4) изобарным охлаждением

36. В изотермическом процессе газу было передано 3 кДж теплоты, при этом он совершил работу, равную …
1) 2 кДж
2) 1,5 кДж
3) 3 кДж
4) 6 кДж

37. Идеальный газ совершит наибольшую работу, получив одинаковое количество теплоты, в … процессе.
1) изохорном
2) изотермическом
3) адиабатном
4) изобарном

38. Для изобарного нагревания газа справедливы соотношения (∆U – изменение внутренней энергии идеального газа, А – работа газа, Q – количество теплоты) …
1) Q > 0; A > 0; ∆U > 0
2) Q > 0; A = 0; ∆U > 0
3) Q > 0; A > 0; ∆U = 0
4) Q = 0; A > 0; ∆U < 0

39. Для изотермического расширения газа справедливы соотношения (∆U – изменение внутренней энергии идеального газа, А – работа газа, Q – количество теплоты) …
1) Q = 0; A > 0; ∆U < 0
2) Q < 0; A > 0; ∆U = 0
3) Q > 0; A > 0; ∆U = 0
4) Q = 0; A > 0; ∆U < 0

40. На (p,V) – диаграмме изображен циклический процесс. Для процесса CD справедливы соотношения (ΔU – изменение внутренней энергии идеального газа, А – работа газа, Q – количество теплоты) …
1) Q > 0; A > 0; ∆U > 0
2) Q < 0; A < 0; ∆U < 0
3) Q > 0; A = 0; ∆U > 0
4) Q = 0; A < 0; ∆U > 0

41. Идеальный газ сначала расширяется, затем сжимается и возвращается в исходное состояние. За цикл газ получил количество теплоты Q1 от нагревателя, отдал количество теплоты Q2 холодильнику и совершил работу A. Изменение внутренней энергии газа ΔU в результате этого процесса равно …
1) ∆U = −A
2) ∆U = −Q2
3) ∆U = Q1
4) ∆U = 0

42. Температуру нагревателя тепловой машины, работающей по циклу Карно, увеличили, при этом КПД цикла …
1) увеличился
2) уменьшился
3) не изменился

43. Температуру холодильника тепловой машины, работающей по циклу Карно, увеличили, при этом КПД цикла …
1) увеличился
2) уменьшился
3) не изменился

44. Температуру нагревателя и холодильника тепловой машины, работающей по циклу Карно, увеличили на одну и ту же величину ∆Т, при этом КПД цикла …
1) увеличился
2) уменьшился
3) не изменился

45. КПД тепловой машины окажется наибольшим, если круговой процесс в машине совершить через последовательность … процессов.
1) равновесных
2) неравновесных
3) быстротекущих
4) взрывообразных

46. Изменение объема идеального газа, происходящее без теплообмена, приводит к тому, что его энтропия …
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
4) равна нулю

47. При адиабатическом расширении температура газа уменьшается, при этом энтропия …
1) равна нулю
2) не изменяется
3) увеличивается
4) уменьшается

48. При изотермическом сжатии давление газа растет, при этом энтропия …
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
4) равна нулю

49. При изотермическом расширении идеального газа …
1) выделяется теплота, уменьшается энтропия
2) поглощается теплота, уменьшается энтропия
3) выделяется теплота, увеличивается энтропия
4) поглощается теплота, увеличивается энтропия

50. В процессе обратимого изотермического расширения постоянной массы идеального газа его энтропия …
1) увеличивается
2) не меняется
3) уменьшается

51. Процесс, изображенный на рисунке в координатах (T,S), где S − энтропия, является …
1) изохорным охлаждением
2) изотермическим сжатием
3) изобарным сжатием
4) адиабатическим расширением

52. На рисунке изображен цикл Карно в координатах (T,S), где S − энтропия. Изотермическое сжатие происходит на этапе …
1) 4 → 1
2) 3 → 4
3) 1 → 2
4) 2 → 3

53. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно (две изотермы 1–2 и 3–4 и две адиабаты 2–3 и 4–1). В процессе адиабатического расширения 2 → 3 энтропия рабочего тела …
1) возрастает
2) не изменяется
3) уменьшается

54. Тепловая машина работает по циклу, график которого представлен на рисунке: две изобары 1–2 и 3–4 и две изохоры 2–3 и 4–1. За один цикл работы тепловой машины энтропия рабочего тела …
1) возрастёт
2) не изменится
3) уменьшится

55. Идеальный газ переводят из состояния А в состояние В посредством трёх разных процессов, графики которых представлены на рисунке. Изменение энтропии системы ΔSAB …
1) максимально в процессе 3
2) одинаково во всех процессах
3) минимально в процессе 1
4) равно нулю во всех процессах

56. Энтропия изолированной термодинамической системы в ходе необратимого процесса …
1) только увеличивается
2) остается постоянной
3) только убывает

57. В процессе диффузии энтропия изолированной термодинамической системы …
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

58. Явление диффузии характеризует перенос …
1) электрического заряда
2) массы
3) импульса направленного движения
4) энергии

59. Явление теплопроводности характеризует перенос …
1) энергии
2) электрического заряда
3) массы
4) импульса направленного движения

60. Явление теплопроводности имеет место при наличии градиента …
1) скорости слоев жидкости или газа
2) концентрации
3) электрического заряда
4) температуры

61. Явление внутреннего трения имеет место при наличии градиента …
1) температуры
2) скорости слоев жидкости или газа
3) концентрации
4) электрического заряда

62. Явление, при котором происходит перенос массы вещества – это …
1) теплопроводность
2) вязкость
3) диффузия
4) теплообмен

63. Диаграмма циклического процесса идеального одноатомного газа представлена на рисунке. Отношение работы за весь цикл к работе при охлаждении газа равно …
1) −1,5
2) 1,5
3) −2,5
4) 2,5

64. Баллон ёмкостью 60 л содержащий гелий под давлением 400 кПа соединили при постоянной температуре с пустым баллоном емкостью 20 л. Давление, установившееся в сосудах равно … (число) кПа.
300

65. Оптический резонатор лазера ЛГН-105 под давлением 550 кПа заполнен смесью гелия и неона. Парциальное давление неона в 1,2 раза меньше, парциального давления гелия. Парциальное давление гелия равно … (число) кПа.
300

66. Газ расширили при постоянной температуре от 20 до 30 л, и давление газа при этом изменилось на 50 кПа. Начальное давление газа было равно … (число) кПа.
150

67. Газ находится в закрытом сосуде под давлением 90 кПа. Температура газа изменилась на 80 К, и давление газа увеличилось до 120 кПа. Абсолютная температура газа в конце процесса равна … (число) К.
320

68. При расширении газа от объема 20 л до объема 24 л его давление увеличилось в 1,2 раза, а температура изменилась на 110 К. Первоначальная температура газа равна … (число) К.
250

69. В баллоне при температуре 300 К находится 5 кг сжатого газа. Часть газа выпустили из баллона. При этом давление в баллоне уменьшилось вдвое, а температура понизилась до 250 К. Масса оставшегося в баллоне газа равна … (число) кг.
3

70. Диаграмма циклического процесса идеального одноатомного газа представлена на рисунке. Работа газа в циклическом процессе равна … (число) кДж.
90

71. Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. При этом в каждом цикле 80 % количества теплоты, получаемого от нагревателя, передается холодильнику. Количество теплоты, получаемое от нагревателя в одном цикле, равно 75 кДж. Работа, совершаемая машиной за один цикл, равна … (число) кДж
15

72. Максимальный КПД (в %) идеального теплового двигателя, температура холодильника которого 27 °С, а температура нагревателя на 100 °С больше, равен … (число)
25

73. Двухатомный идеальный газ совершает циклический процесс, график которого изображен на рисунке. Отношение количества теплоты, полученной газом в процессе изобарного расширения, к работе газа за цикл равно … (число).
7

74. Двухатомному идеальному газу в изобарическом процессе передано количество теплоты, равное 14 кДж. Работа газа, совершённая в этом процессе, равна … (число) кДж
4