22 câu trắc nghiệm Các nguyên lí của nhiệt động lực học cực hay có đáp án
22 câu hỏi
Công thức mô tả đúng nguyên lí I của nhiệt động lực học là
ΔU = A + Q
Q = ΔU + A
ΔU = A – Q
Q = A - ΔU
Chọn A.
Nguyên lí I nhiệt động lực học: Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được: ∆U = A + Q
Qui ước dấu:
+ Q > 0 vật nhận nhiệt lượng
+ Q < 0 vật truyền nhiệt lượng
+ A > 0 vật nhận công
+ A < 0 vật thực hiện công
Trường hợp nội năng của vật bị biến đổi không phải do truyền nhiệt là
chậu nước để ngoài nắng một lúc thì nóng lên
gió mùa đông bắc tràn về làm cho không khí lạnh đi
khi trời lạnh, ta xoa hai bàn tay vào nhau cho ấm lên
cho cơm nóng vào bát thì bưng bát cũng thấy nóng
Chọn C.
Khi trời lạnh, ta xoa hai bàn tay vào nhau cho ấm lên đây là cách làm thay đổi nội năng do thực hiện công.
Phát biểu không đúng với nguyên lí I nhiệt động lực học là
Nhiệt lượng mà hệ nhận được sẽ chuyển hóa thành độ biến thiên nội năng của hệ và công mà hệ sinh ra
Công mà hệ nhận được bằng tổng đại số của độ biến thiên nội năng của hệ với nhiệt lượng mà hệ truyền cho môi trường xung quanh
Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng đại số nhiệt lượng và công mà hệ nhận được.
Nhiệt lượng mà hệ truyền cho môi trường xung quanh bằng tổng của công mà hệ sinh ra và độ biến thiên nội năng của hệ.
Chọn D.
Nguyên lí I nhiệt động lực học: Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được: ∆U = A + Q
⟹ Q = ∆U - A = ∆U + A’, với A’ = - A là công mà hệ sinh ra.
⟹ Nhiệt lượng mà hệ nhận được sẽ chuyển hóa thành độ biến thiên nội năng của hệ và công mà hệ sinh ra.
Hoặc: A = ∆U – Q = ∆U + Q’, với Q’ là nhiệt lượng mà hệ tỏa ra.
⟹ Công mà hệ nhận được bằng tổng đại số của độ biến thiên nội năng của hệ với nhiệt lượng mà hệ truyền cho môi trường xung quanh.
Biểu thức diễn tả đúng quá trình chất khí vừa nhận nhiệt vừa nhận công là:
ΔU = Q + A; Q > 0; A < 0
ΔU = Q; Q > 0
ΔU = Q + A; Q < 0; A > 0
ΔU = Q + A; Q > 0; A > 0
Chọn D.
Nguyên lí I nhiệt động lực học: Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được: ∆U = A + Q
Vì khí nhận nhiệt nên Q > 0, khi nhận công nên A > 0.
Công A và nhiệt lượng Q trái dấu với nhau trong trường hợp hệ
tỏa nhiệt và nhận công
tỏa nhiệt và sinh công
nhận nhiệt và nhận công
nhận công và biến đổi đoạn nhiệt
Chọn A.
+ Q > 0 vật nhận nhiệt lượng
+ Q < 0 vật truyền nhiệt lượng
+ A > 0 vật nhận công
+ A < 0 vật thực hiện công
⟹ Công A và nhiệt lượng Q trái dấu với nhau trong trường hợp hệ tỏa nhiệt và nhận công.
ΔU = 0 trong trường hợp hệ
biến đổi theo chu trình.
biến đổi đẳng tích
biến đổi đẳng áp
biến đổi đoạn nhiệt
Chọn A.
∆U = 0 trong trường hợp hệ biến đổi theo chu trình.
ΔU = Q là hệ thức của nguyên lí I áp dụng cho
quá trình đẳng áp
quá trình đẳng nhiệt
quá trình đẳng tích
cả ba quá trình nói trên
Chọn C.
Nguyên lí I nhiệt động lực học: ∆U = A + Q
∆U = Q ⟺ A = 0 ⟺ quá trình đẳng tích (hệ không sinh công).
Một viên đạn bằng chì khối lượng m, bay với vận tốc v = 195 m/s, va chạm mềm vào một quả cầu bằng chì cùng khối lượng m đang đứng yên. Nhiệt dung riêng của chì là c = 130 J/kg.K. Nhiệt độ ban đầu của viên đạn và quả cầu bằng nhau. Coi nhiệt lượng truyền ra môi trường là không đáng kể. Độ tăng nhiệt độ của viên đạn và quả cầu là
146oC
73oC
37oC
14,6oC
Chọn B.
Theo định luật bảo toàn động lượng:
mv = (m + m’)v ⟹ v’ = v/2.
Độ hao hụt cơ năng:
Nếu lượng cơ năng này hoàn toàn dùng làm hệ nóng lên thì:
Một lượng khí lí tưởng thực hiện quá trình đẳng áp 1 – 2 rồi đẳng nhiệt 2 – 3 (Hình 33.1). Trong mỗi đoạn, khí nhận công hay sinh công?
1 – 2 nhận công; 2 – 3 sinh công
1 – 2 nhận công; 2 – 3 nhận công
1 – 2 sinh công; 2 – 3 sinh công.
1 – 2 sinh công; 2 – 3 nhận công.
Chọn A.
Đoạn 1-2 là quá trình nén đẳng áp → khí nhận công
Quá trình 2-3 là giãn nở đẳng nhiệt → khí sinh công
Một khí lí tưởng thực hiện quá trình đẳng tích 1 – 2 rồi đẳng áp 2 – 3 (Hình 33.2) Trong mỗi đoạn, khí nhận nhiệt hay tỏa nhiệt?
1 – 2 nhận nhiệt; 2 – 3 nhận nhiệt
1 – 2 nhận nhiệt; 2 – 3 tỏa nhiệt.
1 – 2 tỏa nhiệt; 2 – 3 nhận nhiệt
1 – 2 tỏa nhiệt; 2 – 3 tỏa nhiệt
Chọn C.
Quá trình 1-2 là làm lạnh đẳng tích → khí tỏa nhiệt, ∆U=Q12 < 0
Quá trình 2-3 là làm giãn nở đẳng áp → khí nhận nhiệt và sinh công A = -p2V3-V2
Người ta cung cấp nhiệt lượng cho chất khí đựng trong một xilanh đặt nằm ngang. Chất khí nở ra, đẩy pit-tông đi một đoạn 5 cm và nội năng của chất khí tăng 0,5 J. Biết lực ma sát giữa pit-tông và xilanh là 20 N. Nhiệt lượng đã cung cấp cho chất khí là
1,5 J
25 J
40 J
100 J
Chọn A
Độ lớn của công chất khí thực hiện để thắng lực ma sát:
|A| = Fs = 20.0,05 = 1J.
Do chất khí nhận nhiệt và thực hiện công nên: A = -1 J.
Q = ΔU – A = 0,5 + 1 = 1,5 J.
Một lượng không khí nóng được chứa trong một xilanh cách nhiệt đặt nằm ngang có pit-tông có thể dịch chuyển được. Không khí nóng dãn nở đẩy pit-tông dịch chuyển. Nếu không khí nóng thực hiện một công có độ lớn là 2000 J thì nội năng của nó biến đổi một lượng bằng.
2000 J
– 2000 J
1000 J
– 1000 J
Chọn B.
Áp dụng công thức nguyên lí I NĐLH: ∆U = A + Q
Vì chất khí thực hiện công và xi lanh cách nhiệt nên
A = -2000 J, Q = 0
Do đó: ∆U = A + Q = - 2000 + 0 = - 2000 J
Trong một quá trình nung nóng đẳng áp ở áp suất 1,5.105 Pa, một chất khí tăng thể tích từ 40 dm3 đến 60 dm3và tăng nội năng một lượng là 4,28 J. Nhiệt lượng truyền cho chất khí là
1280 J
3004,28 J
7280 J
– 1280 J
Chọn B.
Áp dụng công thức nguyên lí I NĐLH: ∆U = A + Q
Vì chất khí thực hiện công nên A = -p.∆V
= -1,5.105.(60.10-3– 40.10-3) = -3000J.
Khí tăng nội năng một lượng là 4,28 J nên ∆U = 4,28 J
Do đó: Q = ∆U - A = 4,28 + 3000 = 3004,28J.
Chất khí không thực hiện công trong quá trình nào của đường biểu diễn ở đồ thị p – T như hình vẽ.
(1) → (2)
(4) → (1)
(3) → (4)
(2) → (3)
Chọn B.
Từ đồ thị ta thấy quá trình (4) – (1) là quá trình đẳng tích → chất khí không thực hiện công trong quá trình này.
Đồ thị bên biểu diễn một quá trình biến đổi trạng thái của khí lý tưởng. Hỏi trong quá trình này Q, A và ∆U phải có giá trị như thế nào?
∆U > 0; Q = 0; A > 0
∆U = 0; Q > 0; A < 0
∆U = 0; Q < 0; A > 0
∆U < 0; Q > 0; A < 0
Chọn A.
Ta thấy quá trình 1-2 trên đồ thị p-V là quá trình nén đẳng nhiệt → Q = 0 và khí nhận công A > 0
→ ∆U = A + Q = A > 0
Nội năng của khối khí tăng 10J khi truyền cho khối khí một nhiệt lượng 30J. Khi đó khối khí đã
sinh công là 40J
nhận công là 20J
thực hiện công là 20J
nhận công là 40J
Chọn C.
Nội năng của khối khí tăng 10J khi truyền cho khối khí một nhiệt lượng 30J
→ ∆U = 10J và Q = 30J
Mặt khác: ∆U = A + Q → A = ∆U – Q = 10 – 30
= -20J < 0 → khối khí sinh công 20J
Khi truyền nhiệt lượng 6.106 J cho khí trong một xilanh hình trụ thì khí nở ra đẩy pit-tông lên làm thể tích của khí tăng thêm 0,50 m3. Tính độ biến thiên nội năng của khí. Biết áp suất của khí là 8.106 N/m2và coi áp suất này không đổi trong quá trình khí thực hiện công.
3.106 (J)
1,5.106 (J)
2.106 (J).
3,5.106 (J)
Chọn C.
Gọi S là diện tích tiết diện thẳng của xilanh, h là quãng đường pittông dịch chuyển, P là áp suất khí trong xilanh, ta có:
Công mà chất khí thực hiện có độ lớn là:
A = F.h = P.S.h = P.ΔV
= 8.106.0,5 = 4.106 J.
Vì chất khí thực hiện công và nhận nhiệt nên: Q > 0, A < 0
Ta có: ΔU = A + Q = - 4.106 + 6.106 = 2.106 (J)
Vậy độ biến thiên nội năng của khí là ΔU = 2.106 (J)
Trong xilanh có tiết diện 200cm2, pittong cách đáy 30cm, có khí ở 270C và áp suất 106N/m2. Khi nhận nhiệt lượng do 5g xăng bị cháy cung cấp, khí dãn nở đẳng áp, nhiệt độ tăng thêm 1500C . Biết khi cháy 10% nhiệt lượng của xăng cung cấp cho khí. Năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,8.107J/kg. Tính công do khí thực hiện
1500J
3000J
2480J
1240J
Ta có:
Thể tíchV1=Sh=200.30=6000cm3
Quá trình đẳng áp:→V1T1=V2T2
→V2=V1T2T1=6000.27+150+27327+273=9000cm3
Công do khí thực hiện:
A=pV2−V1=1069000−6000.10−6=3000J
Đáp án: B
Trong xilanh có tiết diện 200cm2, pittong cách đáy 30cm, có khí ở 270C và áp suất 106N/m2. Khi nhận nhiệt lượng do 5g xăng bị cháy cung cấp, khí dãn nở đẳng áp, nhiệt độ tăng thêm 1500C . Biết khi cháy 10% nhiệt lượng của xăng cung cấp cho khí. Năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,8.107J/kg. Hiệu suất của quá trình:
2,5%
14%
12,5%
20%
Ta có:
Khi cháy 10% nhiệt lượng của xăng cung cấp cho khí
=>Q1=0,1Lm=0,1.4,8.107.5.10−3=24000J
Hiệu suất:
H=AQ1=300024000=0,125=12,5%
Đáp án: C
Trong xilanh có tiết diện 50cm2, pittong cách đáy 30cm, có khí ở 320C và áp suất 106N/m2. Khi nhận nhiệt lượng do 5g xăng bị cháy cung cấp, khí dãn nở đẳng áp, nhiệt độ tăng thêm 1500C. Biết khi cháy 10% nhiệt lượng của xăng cung cấp cho khí. Năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,8.107J/kg. Tính công do khí thực hiện
1500J
2237,7J
737,7J
1005,5J
Ta có:
Thể tíchV1=Sh=50.30=1500cm3
Quá trình đẳng áp:
⇒V1T1=V2T2⇒V2=V1T2T1=1500.32+150+27332+273=2237,7cm3
Công do khí thực hiện:
A=pV2−V1=1062237,7−1500.10−6=737,7J
Đáp án: C
Trong xilanh có tiết diện 200cm2, pittong cách đáy 30cm, có khí ở 270C và áp suất 106N/m2. Khi nhận nhiệt lượng do 5g xăng bị cháy cung cấp, khí dãn nở đẳng áp, nhiệt độ tăng thêm 1500C . Biết khi cháy 10% nhiệt lượng của xăng cung cấp cho khí. Năng suất tỏa nhiệt của xăng là 4,8.107J/kg. Hiệu suất của quá trình là
3,07%
7,03%
12,5%
20%
Ta có:
Khi cháy 10% nhiệt lượng của xăng cung cấp cho khí
=>Q1=0,1Lm=0,1.4,8.107.5.10−3=24000J
Hiệu suất:H=AQ1
Ta có, công A=737,7J (đã tính ở câu trên)
Suy ra:
H=AQ1=737,724000=0,0307=3,07%
Đáp án: A
Chu trình hoạt động của một động cơ nhiệt như hình vẽ: Biết tác nhân là một khối khí lí tưởng đơn nguyên tử. Hiệu suất của động cơ nhiệt là:
20%
16%
17,8%
26%
Ta có:
Quá trình 1→2: đẳng tích:
Theo định luật Sáclơ, ta có:
p1T1=p2T2→T2=p1p2T1=4T1
A12=0→Q12=ΔU12=1,5mMRT2−T1=4,5.mMRT1
Nhận thấy: Q12>0→khí nhận nhiệt bằng Q12
Quá trình 2→3: đẳng áp
Ta có: V2T2=V3T3
→T3=V3V2T2=4T2=16T1
A23=p2V3−V2=4p04V0−V0=12p0V0=12mMRT1
Nhiệt lượng mà khí nhận được:
Q23 = ΔU23 + A23 = 30mMRT1Q23
=ΔU23+A23=30mMRT1
Quá trình 3→4: đẳng tích:
Ta có:p3T3=p4T4
→T4=p4p3T3=T34=4T1
A34=0→Q34=1,5mMRT4−T3=−18mMRT1
Q34<0→khí tỏa nhiệt bằng Q34
Quá trình 4→1: đẳng áp:
A41=p1V1−V4=p0V0−4V0=−3p0V0=−3mMRT1
ΔU41=1,5mMRT1−T4=−4,5mMRT1
Q41=A41+Q41=−7,5mMRT1
Q41<0→khí tỏa nhiệt bằng Q41
Tổng nhiệt lượng khí nhận trong một chu trình:
Q1=Q12+Q23=34,5mMRT1
Tổng nhiệt lượng khí tỏa ra trong một chu trình:
Q2=Q34+Q41=25,5mMRT1
Hiệu suất của động cơ:
H=Q1−Q2Q1=34,5−25,534,5≈0,26=26%
Đáp án: D
