6. PLINOVI

6.1.0. (DM) TEMPERATURA

1. Na termometru je očitana temperatura zraka od 290 K. Kolika je temperatura zraka u Celzijevim stupnjevima?

A. 15 °CB. 17 °CC. 19 °CD. 21 °C

2. U popodnevnim se satima temperatura zraka povećala za 13 K u odnosu na ranojutarnju temperaturu. Za koliko se povećala temperatura zraka u Celzijevim stupnjevima?

A. za 13 °CB. za 30 °CC. za 260 °CD. za 286 °C

3. Temperatura apsolutne nule iznosi ____________°C . Temperatura od 37 °C iznosi ______________K. Ako se temperatura tijela povisi od 37 °C na 39 °C povisila se za ____________K. 6.1. PLINSKI ZAKONI

1. Što se dogodi s temperaturom plina ako mu volumen smanjimo izobarno tri puta?

2. Što se dogodi s tlakom plina ako mu volumen povećamo izotermno tri puta.

3. Plinska boca napunjena je plinom temperature 15 ºC pod tlakom upola manjim od tlaka pri kojem dolazi do rasprsnuća boce. Pri kojoj bi se temperaturi boca rasprsnula?

4. Određena masa klora ima pri 20 ºC volumen 38 cm³. Odredi njegov volumen pri 37 ºC ako je tlak konstantan.

5. U čvrsto zatvorenoj boci nalazi se 20 litara plina pri temperaturi -10 ºC i tlaku od 200 kPa. Koliki će biti tlak plina pri temperaturi 50 ºC?

6. Automobilska guma ispunjena je zrakom tlaka 200 kPa i temperature 20 ºC. Pri gibanju automobila temperatura zraka u gumi se poveća na 40 ºC. Koliki je tlak zraka u gumi ako se volumen gume nije promijenio?

7. Pri temperaturi 27 ºC plin ima obujam V. Do koje temperature treba taj plin izobarno hladiti da mu se obujam smanji za 20 %?

6.2. CLAPEYRONOVA JEDNADŽBA

1. Pri temperaturi 20 ºC i atmosferskom tlaku ( 100 kPa) neki plin zauzima 0,5 l . Koliki će biti tlak plina ako se temperatura smanjila na -10 ºC, i volumen smanjio na 0,3 l?

A. T

2B. T∙ 2

C. 2TD. 4T

2. Balon volumena 20 l napunjen je kisikom koji je pri 16 ºC pod tlakom od 100 kPa. Odredi njegov volumen pri 0 ºC i tlaku od 800 hPa.

3. Vodik određene mase zauzima volumen od 20 cm3 pri 5 ºC i normiranom tlaku od 1 013 hPa. Odredi njegov volumen pri 30 ºC uz tlak 0.1 MPa.

4. Meteorološki balon, na mjestu gdje je pušten, pri temperaturi 20 ºC i tlaku 101 325 Pa ima volumen 100 litara. Koliki mu je volumen u dijelu atmosfere s deset puta manjim tlakom i temperaturom -97 ºC?

5. Plin se, u cilindru motora s unutarnjim izgaranjem od 50 cm3, u osnovnom stanju nalazi pri 20 ºC i tlaku 100 kPa. Nakon kompresije volumen plina sa smanji 15 puta, a tlak iznosi 4 500 kPa. Kolika je temperatura nakon kompresije?

6.3. JEDNADŽBA STANJA IDEALNOG PLINA

1. Koliko se molekula kisika nalazi u posudi volumena 0.5 l pri tlaku od 101 325 Pa i temperaturi 27 ºC ?

2. Koliki je volumen 1 kg dušika na temperaturi 27º C i tlaku od 101 325 Pa ?

3. Kisik volumena 100 cm3 pri tlaku 102 kPa ima temperaturu 30 ºC. Odredite broj molekula kisika u posudi.

4. Kolika je masa helija koji na temperaturi 27º C i tlaku od 100 kPa ima volumen 1 litru ?

5.dm Koja od navedenih tvrdnji ne vrijedi za model idealnoga plina?

A. Kinetička energija nasumičnoga gibanja čestica plina manja je od potencijalne energije njihova međusobnoga djelovanja.B. Čestice plina se stalno nasumično gibaju.C. Sudari čestica plina sa stijenkama posude su savršeno elastični.D. Temperatura plina proporcionalna je srednjoj kinetičkoj energiji nasumičnoga gibanja čestica plina.

6.dm Koja od navedenih tvrdnji ne vrijedi za model idealnoga plina?

A. Potencijalna energija međusobnoga djelovanja čestica plina je zanemariva. B. Čestice plina se stalno nasumično gibaju.C. Sudari čestica plina sa stijenkama posude nisu savršeno elastični.D. Temperatura plina je proporcionalna srednjoj kinetičkoj energiji nasumičnoga gibanja čestica plina.

* 7.dm Idealni plin temperature T zagrije se tako da se srednja kinetička energija nasumičnoga gibanja njegovih čestica udvostruči. Kolika je temperatura plina nakon zagrijavanja?

*8dm. Temperatura jednoatomnog idealnog plina iznosi T. Što će se dogoditi s unutrašnjom energijom jednoatomnog idealnog plina ako se temperatura plina smanji na T/2?

A. Povećat će se dva puta.B. Smanjit će se dva puta. C. Povećat će se četiri puta. D. Smanjit će se četiri puta.

*9dm. Temperatura idealnog plina poveća se s 40 K na 160 K. Kako će se promijeniti srednja brzina nasumičnog gibanja atoma tog plina?

A. Smanjit će se 4 puta. B. Smanjit će se 2 puta.C. Povećat će se 2 puta.D. Povećat će se 4 puta.

*10dm. Odredite unutarnju energiju idealnoga plina koji sadrži 10 23 čestica na temperaturi 200 K.

11dm. Idealnom plinu se izohorno poveća temperatura za 300 K. Pritom mu se tlak poveća tri puta. Kolika je bila početna temperatura plina?

A. 100 KB. 150 KC. 300 K

12dm. Temperatura idealnoga plina je 0 °C. Na kojoj će temperaturi obujam plina biti dva puta veći od obujma plina pri 0 °C ako se tlak plina drži stalnim?

A. 0 KB. 137 KC. 273 KD. 546 K

13dm. Temperatura idealnoga plina je 0 °C. Na kojoj će temperaturi tlak plina biti dva puta veći od tlaka plina pri 0 °C ako se obujam plina drži stalnim?

A. 0 KB. 137 KC. 273 KD. 546 K14dm. Obujam idealnoga plina pri temperaturi od 293 K je 1 m3. Pri stalnome tlaku temperatura idealnoga plina naraste na 353 K. Odredite obujam plina pri toj temperaturi.

15dm. Obujam idealnoga plina pri temperaturi od 293 K je 1m3. Pri stalnome tlaku temperatura idealnoga plina naraste na 353 K. Odredite obujam plina pri toj temperaturi.

16dm. Idealnom plinu se izobarno poveća temperatura na 600 K. Pritom mu se obujam poveća dva puta. Kolika je početna temperatura plina?

17dm. Idealnom plinu volume se prvo izobarno smanji na polovini početne vrijednosti, a zatim tlak izotermno udvostruči. Koji graf opisuje navedeni proces?

A B C D

18dm. Idealni plin prolazi kružni proces. Na crtežu je prikazano kako se pritom mijenja tlak plina (p) u ovisnosti o njegovu volumenu (V).

Koja od označenih temperatura ovog procesa je najniža?

A. TA

B. TB

C. TC

D. TD

19dm. U p,T dijagramu nacrtaj izotermni proces kojim se početni obujam plina smanji na polovicu početne vrijednosti. Početno stanje plina označeno je na slici.

20dm. U p-t dijagramu prikazana su dva izohorna procesa izvršena nad jednakim količinama idealnog plina obujma V1 i V2.

Koji je odnos tih obujama?

A. V1 < V2

B. V1 > V2C. V1 = V2

TERMODINAMIKA

1. usvojenost nastavnih sadržaja termodinamike

1. Definiraj: unutarnju energiju, temperaturu, apsolutnu nulu, taljenje, kristalizaciju, kondenzaciju, talište, vrelište, toplinu, specifični toplinski kapacitet, specifičnu latentnu toplinu faznog prijelaza.

2. Nabroji: osnovne postavke korpuskularno - kinetičke teorije, fazne prijelaze, načine rasprostiranja topline, načine kako tijelu možemo promijeniti unutarnju energiju, specifične promjene stanja plina, osnovne elemente toplinskog stroja, toplinske strojeve.

3. Kako glasi: zakon smjese (Richmanovo pravilo), prvi zakon termodinamike, drugi zakon termodinamike.

4. Opiši: kako i zašto difuzija ovisi o temperaturi, Celsiusovu temperaturnu ljestvicu, Kelvinovu temperaturnu ljestvicu, razliku između čvrstog i plinovitog agregatnog stanja, prijenos topline strujanjem i vođenjem, termičko širenje tijela u ovisnosti o agregatnom stanju, princip rada topliskog stroja.Opiši pomoću korpuskularno - kinetičke teorije: agregatna stanja tvari, fazne prijelaze, vođenje topline.

5. Objasni: zašto svako tijelo ima unutarnju energiju, zašto različite predmeti u istoj prostoriji doživljavamo kao hladne ili tople (npr. ako stanemo bosi jednom nogom na pločice, a drugom na parket u istoj prostoriji), odakle razlike između mediteranske i pustinjske klime na istoj geografskoj dužini.

6. Preračunaj: t / °C T / K

sobna temperatura 20tjelesna temperatura čovjeka 36efektivna temperatura površine Marsa 223 efektivna temperatura površine Merkura 450

2. termičke promjene volumena tijela

1. Eiffelov toranj visok je 300 m na 0 ºC. Koliko je visok pri temperaturi 42 ºC? Koeficijent linearnog rastezanja čelika je 1.2×10-5 K-1.

2. Eiffelov toranj visok je 300 m pri 0 °C. Pri kojoj će temperaturi biti 10 cm duži, odnosno viši? 3. Bakrena kocka na 0 °C ima brid 5 cm. Koliki je njen obujam na 200 °C? Pri kojoj temperaturi će njen obujam biti 126.00 cm3? ßbakar =1.7 · 10-5 K-1

4. Željezna ( 1.2×10-5 K-1) šipka duga je pri 20 °C dva metra. Kolika je njena duljina na -35 °C?

5. Kotač lokomotive ima pri 0 °C polumjer 80 cm. Koliko okretaja manje na putu dugome 200 km učini taj kotač ljeti pri temperaturi 30 °C nego zimi pri – 30 °C? ( βželjezo = 1.2 · 10-5 K-1) 3. specifični toplinski kapacitet

1. Koliko je topline potrebno da se željezu mase 250 g temperatura povisi za 15 ºC u vremenu od 7 s? Specifični toplinski kapacitet željeza je 460 J/ kgK.

2. Za vrijeme hlađenja na 25 ºC olovo mase 200 g predalo je okolini 1.5 kJ. Odredi temperaturu olova prije hlađenja. Specifični toplinski kapacitet željeza je 130 J/ kgK.

3. Koliko je topline potrebno dovesti hladnom zraku koji udahnemo ( 0.5 litara, gustoća zraka je 1.3 kg/m3) početne temperature - 7 °C da bi mu temperatura porasla na 36 °C? Specifični toplinski kapacitet zraka iznosi 1 005 J/ kgK.

4. Kolika će biti konačna temperatura vode mase 20 dag početne temperature 8 °C ako joj dovedemo 2011 J topline?

5. Voda se zagrijava u aluminijskome loncu uz stalno miješanje. Početno su voda i lonac na temperaturi od 20 °C. Nakon što zajedno prime 175,2 kJ topline, temperatura vode i lonca poveća se na 60 °C. Ako je masa vode 1 kg, masa lonca 0,2 kg, a specifični toplinski kapacitet vode 4200 J/kg K, koliki je specifični toplinski kapacitet aluminija?

4. promjene agregatnih stanja

1. Kolika je toplina potrebna da se rastali 0,5 kg olova početne temperature 27 °C?

2. Koliko topline treba dovesti alkoholu mase 10 dag temperature 20 ºC da potpuno ispari? Specifični toplinski kapacitet alkohola je 2 344 Jkg-1K-1, vrelište 78 ºC, a specifična toplina isparavanja 8.59×105 Jkg-1 .

5. Richmannovo pravilo

1. Pomiješamo 30 l vode temperature 80 ºC i 110 l vode temperature 20 ºC. Kolika će biti temperatura smjese?

2.Kolika će biti temperatura vode ako pomiješamo litru vode od 80 ºC i 5 dl vode od 20 ºC ?

3. Koliko litara vode od 15 ºC treba uliti u 10 litara vode temperature 90 ºC da bi smjesa imala temperaturu 40 ºC?

4. Imamo 10 l vode temperature 90 ºC. Koliko vode temperature 8 ºC moramo uzeti da bismo dobili vodu temperature 40 ºC?

6. prvi i drugi zakon termodinamike

1. Plin smo sabili vršeći rad od 400 J. Za koliko se promijenila unutarnja energija plina ako je plin zatim predao okolini 100 J topline?

2. Koliki rad utroši plin kad poveća volumen od 3 L na 30 L pri stalnom tlaku od 200 kPa?

3. Koliki rad utroši plin početnog volumena 3 L ako mu se pri stalnom tlaku od 100 kPa temperatura poveća od 27 ºC na 227 ºC?

4. Kolika bi bila korisnost idealnog toplinskog stroja čiji bi spremnici bili na temperaturama od36 ºC i 20 ºC?

5. Odredi korisnost toplinskog stroja ako za vrijeme jednog kružnog procesa obavi rad od 3 kJ, a hladnijem spremniku preda 16 kJ topline?

6. Plin koji izvodi Carnotov proces obavi rad 400 J na svakih 2 kJ topline dobivene od toplijeg spremnika. Kolika je korisnost stroja?Koliko je puta temperatura toplijeg spremnika veća od temperature hladnijeg spremnika?

7. Pri stalnome tlaku od 105 Pa plin obavi rad od 1000 J. Za koliko se povećao obujam plina?

8. Carnotov stroj radi s pomoću dvaju toplinskih spremnika, jednog temperature 327 ºC, a drugog temperature 27 ºC. Koliki rad obavi na svakih 10 kJ preuzete topline?

7. razumijevanje

1. Zašto dio poda popločen keramičkim pločicama osjećamo hladnijim od parketom obloženog dijela poda u istoj prostoriji?

2. Štap A početne duljine 2 m produlji se za 0.6 mm ako mu povisimo temperaturu za 15 ºC.Štap B početne duljine 1 m produlji se za 0.4 mm ako mu povisimo temperaturu za 5 ºC.

Kada bi početne duljine štapova bile jednake, koji bi se štap više produljio za isto povećanje temperature?

3. Tijela 1 i 2 imaju jednake mase. Dijagram pokazuje ovisnost promjene temperature o dovedenoj toplini. Koja je od navedenih tvrdnji točna?A. Tijelo 1 ima veći specifični toplinski kapacitet od tijela 2.B. Tijelo 1 ima manji specifični toplinski kapacitet od tijela 2.C. Tijela 1 i 2 imaju jednak specifični toplinski kapacitet.

4. Dva tijela različitih masa i jednakih početnih temperatura prime jednaku količinu topline i postignu istu temperaturu. To znači da:

A. tijelo veće mase ima manji specifični toplinski kapacitetB. tijelo veće mase ima veći specifični toplinski kapacitetC. tijela imaju isti specifični toplinski kapacitetD. iz podataka se ne može odrediti odnos specifičnih toplinskih kapaciteta

5. Tijela od aluminija ( specifični toplinski kapacitet aluminija je 920 J / kg K) i olova ( specifični toplinski kapacitet olova je 130 J / kg K) jednakih masa zagrijemo do 100 ºC i zatim stavimo svako u posudu s istom količinom vode sobne temperature. Posude su izolirane od okoline. Usporedi temperature vode u posudama nakon postizanja termičke ravnoteže. Obrazloži.

6. Specifična toplina isparavanja vode iznosi 2260 kJ/kg. Vodena para mase 0.5 kg i temperature 100 °C kondenzira se u vodu temperature 100 °C. Koja se od navedenih izmjena topline dogodila tijekom toga procesa?

A. Iz pare je u okolinu prenesena toplina od 1130 kJ.B. Iz okoline je na paru prešla toplina od 1130 kJ.C. Iz pare je u okolinu prenesena toplina od 2260 kJ.D. Iz okoline je na paru prešla toplina od 2260 kJ.

7. Usporedi korisnost parnog stroja ljeti i zimi. Obrazloži.

8. Je li moguće da neko tijelo preda okolini toplinu, a da mu se pri tome ne spusti temperatura?

9. Koji su od prikazanih procesa mogući, a koji ne?

A B C D

Rješenja1. usvojenost nastavnih sadržaja termodinamike6.

t / °C T / K293309

- 50177

2. termičke promjene volumena tijela

1. 300.15 m 2. 2778 °C ; nemoguće3. 126,275 cm3; 157 °C4. 1,9944 m5. 28.65 okretaja ≈ 29 okretaja

4. promjene agregatnih stanja 1. 32 kJ2. 9925 kJ

3. specifični toplinski kapacitet

1. 1 725 J2. 82,7 ºC3. 28 J4. 10,4 °C 5. 900 J/(kg K)

6. prvi i drugi zakon termodinamike

1. 300 J2. 5 400 J3. 200 J4. 5,2 %5. 16 %6. 20 %; 1,257. 10 dm3 8. 5 kJ

5. Richmannovo pravilo1. 32,9 ºC.2. 60 ºC 3. 20 l4. 15,6 l