Termodinamički sustavi i procesi

1. zadatak (2 boda)

Odredite unutarnju energiju idealnoga plina koji sadrži 1023 čestica na temperaturi 200 K.

Napomena: Na državnoj maturi potreban je postupak!

2. zadatak (2 boda)

Led temperature $-25_{ }^{0}\textrm{C}$ stavi se u zatvorenu posudu koja se potom zagrijava. Na slici je prikazan graf koji prikazuje ovisnost temperature unutar posude o količini dovedene topline.

Koji se dio grafa odnosi na taljenje leda?

1.  A.  AB
2.  B.  BC
3.  C.  CD
4.  D.  DE

3. zadatak (2 boda)

Specifični toplinski kapacitet željeza je 460 J kg -1 K -1. Toplina potrebna da se željezu mase 1 kg poveća temperatura za 2 K iznosi:

1.  A.  230 J
2.  B.  460 J
3.  C.  920 J
4.  D.  462 J

4. zadatak (2 boda)

Dva tijela su u termodinamičkoj ravnoteži ako imaju:

1.  A.  jednaku temperaturu
2.  B.  jednaku toplinu
3.  C.  jednaku unutrašnju energiju

5. zadatak (2 boda)

Imamo dva uzorka iste vrste ulja. Prvomu, čija je masa 50 g, temperatura poraste za 18 0C kad primi neku toplinu Q. Ako drugi uzorak, mase 150 g, primi upola manje topline, za koliko će stupnjeva porasti njegova temperatura?

Napomena: Na državnoj maturi potreban je postupak!

Stupnjeve Celzijeve u rješenju zapišite kao st C

6. zadatak (2 boda)

Za pripremu tople kupke temperature 35 0C u 60 kg hladne vode temperature 20 0C dodamo vruću vodu temperature 80 0C.

Kolika je masa vruće vode koju smo dodali?

Napomena: Na državnoj maturi potreban je postupak!

7. zadatak (4 boda)

Voda se zagrijava u aluminijskom loncu uz stalno miješanje. Početno su voda i lonac na temperaturi od 20 0C. Nakon što zajedno prime 175.2 kJ topline, temperatura vode i lonca poveća se na 60 0C.

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?

Napomena: Na državnoj maturi potreban je postupak!

8. zadatak (4 boda)

Voda se zagrijava u aluminijskom loncu uz stalno miješanje. Početno su voda i lonac na temperaturi od 20 0C. Nakon što su zajedno primili 91.2 kJ topline, temperatura vode i lonca povećala se na 60 0C.

Odredite masu vode ako je masa lonca 0.2 kg, specifični toplinski kapacitet vode 4200 J/(kg K), a specifični toplinski kapacitet aluminija 900 J/(kg K).

Napomena: Na državnoj maturi potreban je postupak!

9. zadatak (2 boda)

Specifična toplina isparavanja vode iznosi 2260 kJ/kg. Vodena para mase 0.5 kg i temperature $100\,^{0}C$ kondenzira se u vodu temperature $100\,^{0}C$.

Koja se od navedenih izmjena topline dogodila tijekom toga procesa?

1.  A.  iz pare je u okolinu prenesena toplina od 1130 kJ
2.  B.  iz okoline je na paru prešla toplina od 1130 kJ
3.  C.  iz pare je u okolinu prenesena toplina od 2260 kJ
4.  D.  iz okoline je na paru prešla toplina od 2260 kJ

10. zadatak (4 boda)

Grijačem snage 500 W tali se 2 kg leda temperature $0_{ }^{0}\textrm{C}$. Sva energija koju proizvede grijač potroši se na taljenje leda.

Za koliko se vremena led rastali? Specifična toplina taljenja leda iznosi 330 000 J/kg.

Napomena: Na državnoj maturi potreban je postupak!

11. zadatak (2 boda)

Temperatura jednoatomnog idealnog plina iznosi T.

Što će se dogoditi s unutrašnjom energijom jednoatomnog idealnog plina ako se temperatura plina smanji na T/2?

1.  A.  Povećat će se dva puta.
2.  B.  Smanjit će se dva puta.
3.  C.  Povećat će se četiri puta.
4.  D.  Smanjit će se četiri puta.

12. zadatak (4 boda)

Grijačem snage 3 kW zagrijava se 0.5 kg vode čija je početna temperatura 25 0C.

Koliko je vremena potrebno da sva voda ispari? Zanemarite gubitke. Specifični toplinski kapacitet vode je 4 200 J kg–1 K–1, a njezina specifična toplina isparavanja je 2.26·106 J kg–1.

Napomena: Na državnoj maturi potreban je postupak!

13. zadatak (2 boda)

Tijela 1 i 2 imaju jednake mase. Graf pokazuje ovisnost promjene temperature o dovedenoj toplini.

Koja je od navedenih tvrdnji točna?

1.  A.  Tijelo 1 ima veći specifični toplinski kapacitet od tijela 2.
2.  B.  Tijelo 1 ima manji specifični toplinski kapacitet od tijela 2.
3.  C.  Tijela 1 i 2 imaju jednak specifični toplinski kapacitet.

14. zadatak (2 boda)

Plin prolazi proces ABC prikazan na \(p,V\) grafu.

Koliki je rad plin izvršio pri procesu ABC?

Napomena: Na državnoj maturi potreban je postupak!

15. zadatak (2 boda)

Prikazani crteži predstavljaju različite tipove toplinskih strojeva. $Q, \,Q_{1}$ i $\,Q_{2}$ su topline koje radno tijelo izmjenjuje s toplijim i hladnijim spremnikom, a W rad kojega radno tijelo vrši nad okolinom ili okolina nad njim.

Koji se toplinski stroj protivi drugomu zakonu termodinamike?

1.  A.  stroj A
2.  B.  stroj B
3.  C.  stroj C
4.  D.  stroj D

16. zadatak (2 boda)

Pri izobarnome širenju plin obavi rad od 1200 J. Odredite promjenu obujma plina ako je tlak plina 106 Pa.

Napomena: Na državnoj maturi potreban je postupak!

17. zadatak (2 boda)

Unutrašnja energija idealnoga plina iznosi U0. Plin podvrgnemo izotermnoj promjeni stanja. Nakon toga će iznos unutrašnje energije plina biti:

1.  A.  manji od U0
2.  B.  jednak U0
3.  C.  veći od U0

18. zadatak (4 boda)

Idealni plin prolazi kružni proces (A - B - C - A) prikazan na slici.

Napomena: Na državnoj maturi potreban je postupak!

1. Na kojem se dijelu kružnog procesa ne vrši rad?

2. Za koliko se promijeni unutarnja energija plina pri ovome kružnome procesu?

3. Izračunajte izvršeni rad.

19. zadatak (2 boda)

Plin je podvrgut procesu promjene stanja pri kojem se ne obavlja rad. Koji je to proces?

1.  A.  izobarni
2.  B.  adijabatski
3.  C.  izotermni
4.  D.  izohorni

20. zadatak (2 boda)

Toplinski stroj od toplijega spremnika primi 2500 J topline, od čega hladnijem spremniku prenese 1500 J topline. Kolika je korisnost stroja?

1.  A.  0.3
2.  B.  0.4
3.  C.  0.6
4.  D.  0.7

21. zadatak (2 boda)

Pri stalnome tlaku od 105 Pa plin obavi rad od 1000 J.

Za koliko se povećao obujam plina?

Napomena: Na državnoj maturi potreban je postupak!

22. zadatak (2 boda)

Pri stalnome tlaku od 2·105 Pa plin obavi rad od 1000 J.

Za koliko se povećao obujam plina?

Napomena: Na državnoj maturi potreban je postupak!

23. zadatak (2 boda)

Potrebno je povećati korisnost idealnoga toplinskoga stroja. Može se povećati temperatura toplijega spremnika za ΔT ili smanjiti temperatura hladnijega spremnika za isti iznos ΔT.

Koja je od navedenih tvrdnji točna?

1.  A.  Korisnost će biti veća ako se poveća temperatura toplijega spremnika za ΔT.
2.  B.  Korisnost će biti veća ako se smanji temperatura hladnijega spremnika za ΔT.
3.  C.  Korisnost će se povećati jednako u obama slučajevima.
4.  D.  Korisnost se neće promijeniti zbog promjene temperature spremnika topline.

24. zadatak (2 boda)

Tijelo se sudari neelastično sa zidom. U takvom se sudaru uz početnu brzinu v temperatura tijela poveća za 0.5 K.

Za koliko bi se povećala temperatura tijela uz početnu brzinu 4v uz pretpostavku da se prilikom sudara uvijek pola kinetičke energije tijela pretvori u unutrašnju energiju tijela?

1.  A.  1 K
2.  B.  2 K
3.  C.  4 K
4.  D.  8 K

25. zadatak (4 boda)

Pri stalnome tlaku od 5·105 Pa idealnomu plinu dovede se 6·103 J topline, a plinu se pritom poveća obujam od 1 dm3 na 5 dm3.

Za koliko se u tome procesu povećala unutarnja energija plina?

Napomena: Na državnoj maturi potreban je postupak!

26. zadatak (2 boda)

Carnotov stroj radi između dvaju toplinskih spremnika, jednog temperature 10 0C i drugog temperature 100 0C.

Kolika je korisnost tog stroja?

Napomena: Na državnoj maturi potreban je postupak!

27. zadatak (4 boda)

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?

Napomena: Na državnoj maturi potreban je postupak!