ملف تدريبي: ‎عمليات ثرموديناميكية

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على حساب الشغل المبذول على غازات تمر بمجموعة من العمليات الثرموديناميكية أو بواسطتها، وكيف نحسب التغير في طاقتها الداخلية.

س١:

One مول من غاز مثالي كان ابتدائيًّا في غرفة حجمها 1.0×10 m3 عند درجة حرارة 27C.

ما مقدار الحرارة التي يمتصها الغاز عندما يتمدَّد ببطء فى إجراء ثابت درجة الحرارة إلى ضعف حجمه الابتدائي؟

افترض أن الغاز تمدَّد ببطء إلى ضعف حجمه الابتدائي عن طريق خفض الضغط عند حجم ثابت أولًا، ثم تمدَّد الغاز عند ضغط ثابت. ما مقدار الحرارة المنتقلة في هذه الحالة؟

احسب مقدار الحرارة المنتقلة عندما يتمدَّد الغاز تدريجيًّا بشكل شبه ساكن إلى ضعف حجمه الابتدائي عن طريق تمدُّد الغاز أولًا في إجراء ثابت الضغط، ثم خفض ضغطه عند حجم ثابت.

س٢:

يتمدَّد غاز مثالي بثبوت درجة الحرارة على طول المسار 𝐴𝐵، كما هو موضَّح في الشكل المُعطَى. يبذل الغاز شغلًا مقداره 7.0×10 J على طول هذا المسار.

ما كمية الحرارة التي يكتسبها أو يفقدها الغاز على طول 𝐴𝐵؟

يتمدَّد الغاز بعد ذلك أديباتيكيًّا على طول 𝐵𝐶 ويبذل شغلًا مقداره 400 J. عند عودة الغاز إلى 𝐴 على طول 𝐶𝐴، فإنه يفقد 100 J من الحرارة إلى البيئة المحيطة به. ما مقدار الشغل المبذول على الغاز على طول هذا المسار؟

س٣:

العملية الموضَّحة في الرسم تُبيِّن العلاقة بين ضغط وحجم بخار في أسطوانة.‎‎ التغيُّر في الطاقة الداخلية في هذه العملية يساوي 30.0×10 J. أوجد كمية الحرارة التي يمتصها النظام خلال العملية.

س٤:

يخضع غاز للعملية الموضَّحة في المخطط. عند تمدُّد الغاز على طول 𝐴𝐵، يبذل شغلًا مقداره 500 J، ويمتص حرارة مقدارها 250 J، وعند تمدُّد الغاز على طول 𝐴𝐶، يبذل شغلًا مقداره 700 J، ويمتص حرارة مقدارها 300 J.

ما كمية الحرارة التي يكتسبها أو يفقدها الغاز على طول 𝐵𝐶؟

عند انتقال الغاز من 𝐶 إلى 𝐴 على طول 𝐶𝐷𝐴، يُبذَل عليه شغل مقداره 800 J بين النقطتين 𝐶، 𝐷. ما كمية الحرارة التي يكتسبها أو يفقدها الغاز على طول 𝐶𝐷𝐴؟

س٥:

انظر إلى المسار المغلق الموضح في الشكل التالي.

ما التغير الذي حدث في الطاقة الداخلية نتيجة للعملية التي يمثلها هذا المسار؟

كم تبلغ كمية الحرارة المتبادلة في العملية التي يمثلها المسار؟

إذا عُكس اتجاه المسار فما مقدار الحرارة المتبادلة في العملية التي يمثلها المسار؟

س٦:

يوضِّح الشكل الآتي عملية يكتسب فيها النظام على امتداد المسار 𝐴𝐵 طاقة مقدارها 400 J.

ما مقدار الطاقة التي يكتسبها النظام على امتداد المسار 𝐴𝐷𝐵؟

ما مقدار الطاقة التي يكتسبها النظام على امتداد المسار 𝐴𝐶𝐵؟

ما مقدار الطاقة التي يكتسبها النظام على امتداد المسار 𝐴𝐷𝐶𝐵؟

س٧:

باعتبار الانتقال من الحالة 𝐴 إلى الحالة 𝐵 في عملية تتم على مرحلتين. في البداية، ينخفض الضغط من 3.00 MPa عند النقطة 𝐴 ليصل إلى 1.00 MPa بينما يظل الحجم ثابتًا عند 2.00 L عن طريق التبريد. يُطلَق على الحالة التي تم الوصول إليها الحالة 𝐶. سُخِّنَ النظام بثبوت الضغط ليصل إلى حجم 6.00 L في الحالة 𝐵.

أوجد كمية الشغل المبذول على النظام خلال المسار 𝐴𝐶𝐵.

أوجد كمية الحرارة المتبادلة مع النظام عندما ينتقل من الحالة 𝐴 إلى الحالة 𝐵 على المسار 𝐴𝐶𝐵.

س٨:

تغيَّرت حالة 45 مولًا من البخار في أسطوانة بطريقة دورية خلال 𝑎𝑏𝑐𝑎---؛ حيث كان الضغط والحجم للحالات كالآتي: 𝑎 (35 atm، 18 L𝑏 (56 atm، 18 L𝑐 (56 atm، 36 L). افترِض أن كلَّ تغيُّر يحدث على الخط المستقيم الواصل بين الحالة الابتدائية والحالة النهائية في التمثيل البياني للضغط مقابل الحجم.

أوجد الشغل المبذول بواسطة البخار في دورة واحدة.

أوجد الحرارة التي يفقدها البخار في دورة واحدة.

س٩:

يتغيَّر ضغط أحد الغازات وحجمه في إحدى العمليات، كما هو موضَّح بالشكل. الجزء المنحني بين 𝑅، 𝑆 يُشكِّل نصف دائرة.

ما الشغل المبذول بواسطة الغاز؟

إذا انعكست العملية، فما الشغل المبذول بواسطة الغاز؟

س١٠:

تنخفض درجة حرارة 5.8 مولات من غاز الهليوم من 55C إلى 12C عن طريق خفض ضغط الغاز من 11.0 atm إلى 2.5 atm.

ما الحجم النهائي للهليوم؟

ما قيمة التغيُّر في الطاقة الداخلية للهليوم؟

س١١:

غاز مثالي حالته الابتدائية من ضغط وحجم ودرجة حرارة 3.8×10 Pa، 2.9×10 m3، 320 K على الترتيب، ثم يتمدد الغاز ليصل إلى حجم 4.3×10 m3. اعتبر 53 قيمة نسبة السعتين الحراريتين للغاز.

ما درجة الحرارة النهائية للغاز إذا تمدد بثبوت الحرارة؟

ما مقدار الضغط النهائي للغاز إذا تمدد بثبوت الحرارة؟

  • أ3.6×10 Pa
  • ب5.3×10 Pa
  • ج2.6×10 Pa
  • د4.3×10 Pa
  • ه1.6×10 Pa

ما درجة الحرارة النهائية للغاز إذا تمدد في عملية شبه ساكنة؟

ما مقدار الضغط النهائي للغاز إذا تمدد أديباتيكيًّا وبشكل شبه ساكن؟

  • أ7.6×10 Pa
  • ب5.3×10 Pa
  • ج4.3×10 Pa
  • د2.6×10 Pa
  • ه2.0×10 Pa

س١٢:

ثلاثة مولات من غاز مثالي أُحادي الذرة تحت ضغط مقداره 6.8 MPa، تشغل حجمًا مقداره 4.0 L. تمدَّد الغاز بثبوت درجة الحرارة حتى تضاعف حجمه، ثم يُبرد الغاز بثبوت الحجم حتى يصبح ضغطه 2.6 MPa بتقليل درجة حرارته، ثم يُضغط الغاز بثبوت درجة الحرارة حتى يصير حجمه 4.0 L مجدَّدًا، لكنه هذه المرة عند ضغط 3.5 MPa، أخيرًا، يُسخن الغاز بثبوت الحجم ليعود إلى الحالة الابتدائية عندما كان حجمه 4.0 L، وكان ضغطه 6.8 MPa.

ما الشغل الكلي الذي يبذله الغاز؟

ما كمية الحرارة الكلية التي يكتسبها الغاز؟

س١٣:

أثناء تمدُّد ثابت الإنتروبي لغاز مثالي من الحالة 1 إلى الحالة 2، ما العلاقة التي تربط بين درجتَيْ حرارة وضغطَي الحالتين؟

  • أ𝑇𝑇=𝑃𝑃
  • ب𝑇𝑇=𝑃𝑃
  • ج𝑇𝑇=𝑃𝑃
  • د𝑇𝑇=𝑃𝑃
  • ه𝑇𝑇=𝑃𝑃

س١٤:

خزان يحتوي على 105.0 g من غاز الكلور (Cl2)، الذي يوجد عند درجة حرارة 75.0℃ وضغط مطلق مقداره 5.70×10 Pa. درجة حرارة الهواء خارج الخزان تساوي 25.0℃. في تحديد خواص الغاز، استخدم القيمة 70.9 g/mol للتعبير عن الكتلة المولية لغاز Cl2.

ما حجم الخزان؟

ما مقدار الطاقة الداخلية للغاز؟

  • أ1.38×10 J
  • ب2.93×10 J
  • ج9.16×10 J
  • د4.56×10 J
  • ه3.08×10 J

س١٥:

استخدم معادلة فان دير فالس لإيجاد حجم سحابة CO2 عند درجة حرارة 373 K. إذا كانت كتلة السحابة 1 kg.

س١٦:

بخار جاف كتلته 1.0 kg سُخِّن بضغط ثابت مقداره 200 kPa حتى وصل حجمه إلى 1.3 m3. ما كمية الحرارة الكلية اللازمة لتلك العملية؟

س١٧:

احسب الشغل اللازم لضغط 1.5 cubic metres من هواء كانت درجة حرارته في البداية 22℃ وضغطه 102 kPa إلى ضغط مقداره 600 kPa.

س١٨:

أيُّ دورة حرارية تُستخدَم في الاحتراق الداخلي وتتكوَّن من عمليتين أديباتيكيتين: عملية تتم بثبوت الحجم، وعملية تتم بثبوت الضغط؟

  • أدورة رانكاين
  • بدورة ديزل
  • جدورة أوتو
  • ددورة لينوار

س١٩:

ما الدورة الحرارية التي تتكوَّن من عمليتَين أديباتيكيتين وعمليتين تتمَّان بثبوت الحجم؟

  • أبرايتون
  • بكارنو
  • جديزل
  • دأوتُّو

س٢٠:

يحتوي وعاء صلب على كتلة مقدارها 7.00 kg من غاز مثالي عند ضغط مقداره 5.00 atm. فُتح الصمام، وتسرَّب نصف كتلة الغاز. إذا كان الضغط النهائي في الوعاء يساوي 1.50 atm، ودرجة الحرارة النهائية في الوعاء تساوي 91.0C، فما مقدار درجة الحرارة الابتدائية للغاز؟

س٢١:

ما الدورة الثرموديناميكية؟

  • أسلسلة من العمليات الثرموديناميكية التي ترجع إلى الحالة الأولى للعملية الأولى.
  • بسلسلة من العمليات الثرموديناميكية المتطابقة.
  • جنظام في حالة اتزان.
  • دعملية ثرموديناميكية.

س٢٢:

ما القيود الموجودة على انتقال الكتلة والطاقة من نظام مغلق وإليه؟

  • أفي النظام المغلق، لا يمكن انتقال كلٍّ من الكتلة والطاقة إلى داخل أو خارج حدود النظام.
  • بفي النظام المغلق، لا يمكن انتقال أي كتلة إلى داخل أو خارج حدود النظام.
  • جفي النظام المغلق، لا يمكن انتقال أي طاقة إلى داخل أو خارج حدود النظام.
  • دفي النظام المغلق، لا يمكن انتقال أي شغل إلى داخل أو خارج حدود النظام.

س٢٣:

أيُّ مجموعة من العمليات الثرموديناميكية تُستخدَم من أجل تكوين دورة كارنو؟

  • أعمليتان تتمَّان بثبوت الضغط وعمليتان أديباتيكيتان.
  • بعمليتان انعكاسيتان تتمَّان بثبوت الحرارة وعمليتان أديباتيكيتان.
  • جعمليتان انعكاسيتان تتمَّان بثبوت الإنتروبي وعمليتان أديباتيكيتان.
  • دعمليتان لا انعكاسيتان تتمَّان بثبوت الحرارة وعمليتان أديباتيكيتان.

س٢٤:

ما الدورة الحرارية التي تتكون من عمليتين أديباتيكيتين وعمليتين بثبوت الضغط؟

  • أدورة برايتون
  • بدورة كارنو
  • جدورة أوتو
  • ددورة ديزل

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.