Feladatok gázokhoz (10. évfolyam) Készítette: Porkoláb Tamás

Átírás

1 Feladatok ázokhoz (10. évfolyam) Készítette: Porkoláb Tamás Elméleti kérdések 1. Ismertesd az ideális ázok modelljét! 2. Írd le az ideális ázok tulajdonsáait! 3. Mit nevezünk normálállapotnak? 4. Milyen tapasztalati tényeket használhatunk a hımérséklet mérésére? 5. Mitıl fü és mibıl származik az ideális áz nyomása? 6. Hoyan valósítható me az izoterm állapotváltozás? 7. Hoyan valósítható me az izochor állapotváltozás? 8. Hoyan valósítható me az izobár állapotváltozás? 9. Írd le a Boyle-Mariotte törvényt! 10. Írd le Gay-Lussac I. törvényét! 11. Írd le Gay-Lussac II. törvényét! 12. Mit mond ki a termodinamika I. fıtétele? 13. Mit mond ki az ekvipartíció tétele? 14. Mit mutat me az állandó térfoaton mért fajhı? 15. Mit mutat me az állandó nyomáson mért fajhı? 16. Mit értünk irreverzibilis folyamaton? Írj példákat is! Írd le a termodinamika II. fıtételét! 17. Írd le a termodinamika III. fıtételét! Mejeyzések: - Ahol súrlódásmentes duattyúval ellátott tartály szerepel, a áz nyomás nyilván mindi a külsı lényomással, 10 5 Pa-lal eyenlı, íy állandó értékő (izobár). - Ahol merev falú tartály szerepel, a áz térfoata állandó (izochor). - Ahol nem szerepel adatként a moláris töme, ott a füvénytáblázatból kell kikeresni. - Fiyelni kell arra is, hoy a áz hány atomos. A nemesázok kivételével az itt szereplı ázok kétatomosak. - A feladatok közt vannak olyanok, amelyekben az elsı kérdésre az állapoteyenlet seítséével adható me a válasz. - A 29. feladattól a 35. feladati eyszerően az állapoteyenlettel kell számolni. - A 36. feladattól a 41.-i az a) részben az állapoteyenlettel, a b) részben pedi a Boyle- Mariotte- vay a Gay-Lussac-törvényekkel kell számolni. Alapfeladatok 18. Hány mol normálállapotú Ar áz van 56,05 dm 3 térfoatban? Hány darab részecskét jelent ez? Mekkora a tömee? (Az Ar moláris tömee 40 ) mol

2 19. Hány mol normálállapotú Ne áz van 67,23 dm 3 térfoatban? Mekkora a tömee? (A Ne moláris tömee 20 ) mol 20. Ey tartályban 20 normálállapotú He áz van. Hány mol az anyamennyisée és mekkora a térfoata? (A Ne moláris tömee 4 ) mol A Boyle-Mariotte törvény 21. Ey tartályban 160 normálállapotú O 2 áz van. Hány mol ázról van szó és mekkora a térfoata? Mekkora lesz a nyomása, ha térfoatát állandó hımérsékleten 201,7 dm 3 -re növeljük? 22. Ey tartályban 10 mol normálállapotú O 2 áz van. Mekkora a térfoata? Mekkora lesz a nyomása, ha térfoatát állandó hımérsékleten 74,7 dm 3 -re csökkentjük? 23. Ey ideális áz nyomását állandó hımérsékleten kétszeresére növeljük, íy térfoata 20 dm 3 -rel csökken. Mennyi volt az eredeti térfoata? 24. Ey tartályban 140 normálállapotú N 2 áz van. Mekkora a térfoata? Mekkora lesz a nyomása, ha térfoatát állandó hımérsékleten 280,13 dm 3 -re növeljük? Gay-Lussac I. törvénye 25. Ey ideális áz hımérsékletét állandó nyomáson 20 C-ról 80 C-ra növeljük, miközben térfoata 120 dm 3 -rel menı. Mekkora volt az eredeti térfoata? 26. Ey ideális áz hımérséklete 20%-kal csökken állandó nyomáson, miközben térfoata 50 dm 3 -rel kisebb lesz. Mekkora volt az eredeti térfoata? 27. Ey tartályban 5 mol normálállapotú N 2 áz van. Mekkora a térfoata? Mekkora lesz a térfoata, ha hımérsékletét állandó nyomáson 300 C-ra növeljük? 28. Ey tartályban 160 normálállapotú O 2 áz van. Mekkora a térfoata? Mekkora lesz a hımérséklete, ha térfoatát állandó nyomáson 201,7 dm 3 -re növeljük? 29. Ey súrlódásmentes duattyúval ellátott tartályban hidroén van. Térfoata 50 dm 3, tömee 24. A külsı nyomás a lényomással azonos. a) Mekkora a hımérséklete? b) Mekkora lesz a hımérséklete, ha térfoatát150 dm 3 -rel menöveljük? 30. Ey lombik térfoata 1,5 dm 3. Hány cm leveı távozik belıle, ha hımérsékletét 20 ºC-ról 50 Cº-ra növeljük?

3 Gay-Lussac II. törvénye 31. Ey merev falú áztartályban a hımérséklet 2 részére csökken, miközben a nyomás Pa-lal csökken. Mekkora volt a áz eredeti nyomása? 32. Ey 40 dm 3 -es merev falú tartályban 57,7 oxién van 127 C hımérsékleten. a) Mekkora a áz nyomása? b) Mekkora lesz a nyomása, ha a hımérsékletet állandó értéken tartva kienedjük a áz 20%-át? 33. Ey bicikli kerekében 0 ºC-on 250 kpa a túlnyomás. Mekkora a túlnyomás 45 ºC-on? ,5 10 Pa nyomású, 60 dm 3 térfoatú He áz hımérséklete a 103 C. a) Mekkora a áz tömee? b) Mekkora lesz a hımérséklete, ha nyomását állandó térfoaton változtatjuk? 5 1,5 10 Pa-ra Az állapoteyenlet 35. Ey tartályban 196 N 2 áz van. Nyomása Pa, térfoata 80 dm 3. Mekkora a hımérséklete? (Az atomos nitroén moláris tömee 14 ) mol 36. Ey merev falú tartályban normálállapotú O 2 van, melynek tömee 256. Mekkora a áz térfoata? (Az atomos oxién áz moláris tömee 16 ). mol 37. Ey merev falú tartályban 6 dm 3 27 C hımérséklető nitroén van, melynek tömee 10,1. Mekkora a áz nyomása? (Az atomos nitroén áz moláris tömee 14 ). mol 38. Hány C a hımérséklete a Pa nyomású, 50 dm 3 térfoatú és 140 tömeő nitroén áznak? (Az atomos nitroén áz moláris tömee 14 ). mol 39. Ey súrlódásmentes duattyúval ellátott tartályban hidroén van. Térfoata 50 dm 3, tömee 24. Mekkora a hımérséklete? 40. Ey 30 dm 3 5 -es merev falú tartályban (V = áll.) 48 oxién van1,5 10 Pa. Mekkora a áz hımérséklete?

4 41. Ey merev falú tartályban 10 dm C-os He van, melynek tömee 20. Mekkora a áz nyomása? 42. Ey hıáteresztı falú tartályban 6 dm 3 300K hımérséklető nitroén van, melynek tömee 10,1. a) Mekkora a áz nyomása? b) Mekkora lesz a áz nyomása, ha térfoatát állandó hımérséklet mellett 4 dm 3 re csökkentjük? 43. Ey 40 dm 3 -es hıáteresztı falú tartályban 57,7 oxién van 127 C hımérsékleten. a) Mekkora a áz nyomása? b) Mekkora lesz a térfoata, ha nyomását állandó hımérséklet mellett 0, ra csökkentjük? 44. Ey súrlódásmentesen elmozdítható duattyúval elzárt tartályban 24 hidroén van. Térfoata 50 dm 3. a) Mekkora a áz hımérséklete? b) Mekkora lesz a térfoata, ha a áz hımérsékletét 300 K-re csökkentjük? 45. Ey súrlódásmentesen mozó duattyúval elzárt tartályban 30,8 250K hımérséklető oxién van. A külsı nyomás a lényomással eyenlı. a) Mekkora a áz térfoata? b) Mekkora lesz a hımérséklete, ha a áz térfoatát 35 dm 3 -re növeljük? 46. Ey 20 dm 3 -es merev falú tartályban 30,8 oxién van Pa nyomáson. a) Mekkora a áz hımérséklete? b) Mekkora lesz a nyomása, ha a hımérsékletet 227 C - ra csökkentjük? 47. Ey 30 dm 3 5 -es merev falú tartályban (V = áll.) 48 oxién van1,5 10 Pa. a) Mekkora a áz hımérséklete? b) Mekkora lesz a hımérséklete, ha nyomását 5 2,5 10 Pa - ra emeljük? Az eyesített áztörvény 1. Döntsd el, hoy az alábbi állítások közül melyek iazak és melyek hamisak! a) Ha ey áz térfoatát állandó hımérsékleten a néyszeresére növeljük, akkor nyomása is a néyszeresére nı b) Ha ey áz térfoatát állandó hımérsékleten a kétszeresére növeljük, akkor nyomása a felére csökken

5 c) Ha ey áz hımérsékletét állandó nyomás esetén háromszorosára növeljük, akkor térfoata a harmadrészére csökken d) Ha ey áz hımérsékletét állandó nyomás esetén másfélszeresére növeljük, akkor térfoata is másfélszeresére nı e) Ha ey áz hımérsékletét állandó térfoat esetén kétszeresére növeljük, akkor nyomása a felére csökken f) Ha ey áz hımérsékletét állandó térfoat esetén a harmadára csökkentjük, akkor nyomása is a harmadára csökken ) Ha ey áz részecskéinek felét állandó térfoat és hımérséklet mellett kienedjük a tartályból, akkor nyomása is a felére csökken h) Ha ey áz részecskéinek felét állandó nyomás és térfoat mellett kienedjük a tartályból, akkor hımérséklete is a felére csökken i) Ha ey áz részecskéinek felét állandó nyomás és hımérséklet mellett kienedjük a tartályból, akkor térfoata is a felére csökken 48. Ey ideális áz térfoatát 1,2-szeresére növeljük, miközben hımérséklete 40%-kal, nyomása pedi 1, Pa-lal csökken (a áz mennyisée változatlan marad). Mekkora volt eredetile a áz nyomása? 49. Ey merev falú tartályban 6 dm 3 27 C hımérséklető nitroén van, melynek tömee 10,1. Mekkora a áz nyomása? Mekkora lesz a hımérséklete, ha kienedjük a részecskék 60%- át és eközben nyomását Pa-lal menöveljük? (Az atomos nitroén áz moláris tömee 14 ). mol 50. Ey súrlódásmentesen elmozdítható duattyúval elzárt tartályban 24 hidroén van. Térfoata 50 dm 3. (A külsı nyomás a lényomással eyenlı.) a) Mekkora a áz hımérséklete? b) Mekkora lesz a hımérséklete, ha kienedjük a áz felét és közben térfoata a 2 3 részére csökken? 51. Ey ideális áz nyomását másfélszeresére növeljük, közben kienedjük a részecskék felét, íy térfoata 60 dm 3 -rel csökken állandó hımérséklet mellett. Mekkora volt a áz eredeti térfoata? 52. Ey áz nyomása 40%-kal csökken, miközben térfoata 40 dm 3 -rel, hımérséklete pedi háromszorosára menı (a részecskék száma változatlan marad). Mekkora volt a áz eredeti térfoata? 53. Hány C a hımérséklete a Pa nyomású, 50 dm 3 térfoatú és 140 tömeő nitroén áznak? Mekkora lesz a térfoata, ha állandó nyomáson kienedjük a áz 40 %-át és eközben a hımérsékletét 50 C-kal növeljük? (Az atomos nitroén áz moláris tömee 14 ). mol 54. Ey merev falú tartályban 10 dm C-os He van, melynek tömee 20.

6 a) Mekkora a áz nyomása? b) Mekkora lesz a hımérséklete, ha nyomása az 1,5-szeresére nı, miközben kienedjük a áz neyedét? 55. Ey súrlódásmentesen mozó duattyúval elzárt tartályban 30,8 250K hımérséklető oxién van. A külsı nyomás a lényomással eyenlı. a) Mekkora a áz térfoata? b) Mekkora lesz a áz hımérséklete, ha térfoatát az 5 -szorosára növeljük, miközben 3 kienedjük a áz 1 3 részét? Az I. fıtétel 56. Karikázd be az alábbi állítások közül az iazakat! a) Minél nayobb ey áz fajhıje, annál kevesebb hıt kell közölni vele, hoy 1 fokkal nıjön a hımérséklete b) Izobár állapotváltozás esetén az eyatomos ázzal közölt hı 40%-a munkavézésre fordítódik c) Izoterm állapotváltozás esetén a nyomás és a térfoat fordítottan arányos d) Adiabatikus állapotváltozás során nem változik a áz belsı eneriája e) Izoterm állapotváltozás esetén nincs hıközlés f) Az izobár mólhı csak attól fü, hoy hány atomos a áz ) Izochor állapotváltozás esetén a ázzal közölt hıbıl 2 eysé munkavézésre fordítódik h) Az izochor mólhı nayobb az izobár mólhınél i) Adiabatikus állapotváltozás során nincs munkavézés j) Izoterm állapotváltozás esetén nem változik a áz belsı eneriája k) Ha ey áz hımérsékletét 100 º C-ról 300 º C-ra növeljük, akkor eneriája a háromszorosára nı l) Ha ey áz hımérsékletét 546 º C-ról 273 º C-ra csökkentjük, akkor eneriája a felére csökken m) Ha ey áz hımérsékletét 273 K-rıl 273 º C-ra növeljük, akkor eneriája a kétszeresére nı n) Az ideális áz belsı eneriája csak a hımérsékletétıl fü, a áz mennyiséétıl nem o) Ha állandó hımérsékleten kienedjük a áz részecskéinek felét, eneriája változatlan marad p) Ha kienedjük a áz részecskéinek felét, és hımérsékletét a kétszeresére növeljük, akkor eneriája változatlan marad q) Állandó térfoaton vébemenı állapotváltozás során a áz belsı eneriája annyival nı, amennyi munkát vézünk a ázon r) Állandó térfoaton vébemenı állapotváltozás során a áz a vele közölt hı eészét munkavézésre fordítja s) Állandó térfoaton vébemenı állapotváltozás során a áz a vele közölt hı eészét belsı eneriájának növelésére fordítja

7 t) Állandó térfoaton vébemenı állapotváltozás során a áz a vele közölt hı ey részét belsı eneriájának növelésére fordítja, másik részét pedi munkavézésre Az izochor állapotváltozás eneretikája dm 3 térfoatú N 2 áz hımérséklete 327 C és nyomása 10 5 Pa. a) Hány mol áz vesz részt a folyamatban? b) Mekkora a tömee? c) Mekkora lesz a áz hımérséklete, ha a áz nyomását állandó térfoaton az ötszörösére növeljük? d) Mennyivel változott me a belsı eneriája? e) Mennyi hıt közöltünk a ázzal? f) Mekkora a munkavézés? ) Mekkora a áz fajhıje? He ázzal 22,44 kj hıt közlünk állandó 60 dm 3 térfoat mellett. A áz hımérséklete eredetile 180 K volt. a) Mennyivel változik me a hımérséklete? b) Mennyi lesz a hımérséklete? c) Mekkora lesz a áz nyomása? d) Mennyivel változik a belsı eneriája? e) Mennyi munkát véez a áz? 59. A rafikonon látható folyamatban N 2 áz vesz részt. Hımérséklete az A állapotban 200 K. a) Hány mol áz vesz részt a folyamatban? b) Mekkora a áz tömee? c) Mekkora a áz hımérséklete a B állapotban? d) Mekkora a belsı eneriaváltozása? e) Mennyi hıt közöltünk a ázzal? f) Mekkora a munkavézés? ) Mekkora a folyamat fajhıje? p ( ,5 B A 60. Az ábrán látható folyamatban N 2 áz vesz részt. Nyomása az A állapotban Pa. V (dm 3 ) A 15 V (dm 3 ) B a) Hány mól áz vesz részt a folyamatban? b) Mekkora a B állapotbeli nyomása? c) Mennyivel változott a belsı eneriája? d) Mennyi hıt közöltünk a ázzal? e) Mekkora a munkavézés? f) Mekkora a áz fajhıje? T (K)

8 Az izobár állapotváltozás eneretikája 61. Ey súrlódásmentesen mozó duattyúval ellátott tartályban 83 dm 3, 0,2 k aron van. Hımérséklete 127 C. A ázzal állandó nyomáson 70 kj hıt közlünk. (Moláris tömee 40 /mol) a) Mekkora a áz nyomása? b) Mennyivel változik a hımérséklete? c) Mennyi lesz a hımérséklete? d) Mekkora lesz a térfoata? e) Mekkora a munkavézés? f) Mennyivel nı a belsı eneriája? ) Mekkora a fajhıje? h) Mekkora lett a sőrősée? Ne áz belsı eneriáját 7,5 kj-lal menöveljük állandó 2, Pa nyomáson. Kezdeti térfoata 50 dm 3. a) Mekkora a kezdeti hımérséklete? b) Mennyivel változott a hımérséklete? c) Mekkora lett a térfoata? d) Mennyi hıt közöltünk a ázzal? e) Mennyi munkát vézett a áz? 63. Az ábrán 4,8 He állapotváltozását láthatjuk. p (10 5 Pa) a) Mekkora a áz hımérséklete az A ill. a B állapotban? b) Mekkora a munkavézés? c) Mennyi hıt közöltünk a ázzal? d) Mennyivel változott me a belsı eneriája? e) Mekkora a folyamat fajhıje? A B 10 50

9 64. 53,2 N 2 ázon a rafikonon látható állapotváltozást hajtjuk vére. p (10 5 Pa) a) Mekkora a hımérséklete az A állapotban? b) Mekkora a hımérséklete a B állapotban? c) Mennyivel változott a belsı eneriája? d) Mennyi hıt közöltünk a ázzal? e) Mekkora a munkavézés? f) Mekkora a folyamat fajhıje? 1 B 10 A V (dm 3 ) Az izoterm állapotváltozás eneretikája hidroént 20 kj munkával izotermikusan összenyomunk. Eközben a kezdeti Pa nyomása a másfélszeresére nı, térfoata pedi 60 dm3 -rel csökken. Mennyi volt az eredeti térfoata, és mennyi hıt ad le a folyamat közben a környezetének? 66. Izoterm állapotváltozás során 7 kj hıt közlünk ey ázzal. Eközben nyomása 1,4- szeresére nı, térfoata pedi 80 dm 3 -rel csökken. a) Mennyi volt az eredeti térfoata? b) Mennyi munkát vézett közben a áz? Az adabatikus állapotváltozás eneretikája 67. Adiabatikus állapotváltozás során 64 O 2 hımérsékletét -73 C-ról 327 C-ra növeljük. a) Mennyivel nı a áz belsı eneriája? b) Mennyi munkát véez a áz?