Тест по физике 10 класс: второй закон термодинамики

Что нужно знать

Второй закон термодинамики определяет направление протекания тепловых процессов в природе. Он утверждает, что теплота самопроизвольно передаётся от более нагретого тела к менее нагретому, а обратный процесс без дополнительных затрат энергии невозможен. Тепловая энергия не может самопроизвольно полностью превращаться в механическую работу в циклически действующей тепловой машине. Поэтому невозможно создать тепловой двигатель, который превращал бы всю полученную от нагревателя теплоту в работу. Часть теплоты обязательно передаётся холодильнику, то есть окружающей среде. Коэффициент полезного действия теплового двигателя определяется формулой η = A / Q₁ · 100%, где A — полезная работа (Дж), Q₁ — количество теплоты, полученное от нагревателя (Дж), η — КПД (%). Работа двигателя также может быть найдена по формуле A = Q₁ − Q₂, где Q₂ — количество теплоты, переданное холодильнику (Дж). Например, горячий чай постепенно остывает в комнате, передавая теплоту окружающему воздуху, но самопроизвольно снова нагреться он не может. Типичная ошибка учеников — считать, что второй закон запрещает любой переход теплоты от холодного тела к горячему, хотя такой процесс возможен при затрате энергии, например в холодильнике.

Тест: 12 вопросов

Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.

  1. 1. Что устанавливает второй закон термодинамики?

    • Зависимость давления газа от его объёма
    • Закон сохранения электрического заряда
    • Направление самопроизвольного протекания тепловых процессов
    • Закон сохранения массы вещества
    Второй закон термодинамики определяет направление естественного протекания тепловых процессов и устанавливает ограничения на превращение теплоты в работу.

  2. 2. В каком направлении самопроизвольно передаётся теплота при тепловом контакте двух тел с разной температурой?

    • Только от тела с большей массой к телу с меньшей массой
    • От тела с меньшей температурой к телу с большей температурой
    • В обоих направлениях с одинаковой интенсивностью
    • От тела с большей температурой к телу с меньшей температурой
    При тепловом контакте теплота самопроизвольно передаётся от более нагретого тела к менее нагретому до установления теплового равновесия.

  3. 3. Какой из перечисленных процессов невозможен без дополнительных затрат энергии?

    • Самопроизвольная передача теплоты от холодного тела к горячему
    • Остывание горячего чая в комнате
    • Нагревание холодной ложки в горячей воде
    • Остывание нагретого металлического предмета на воздухе
    По второму закону термодинамики теплота самопроизвольно переходит от более нагретого тела к менее нагретому. Обратная передача требует внешних затрат энергии.

  4. 4. В каких единицах СИ измеряется количество теплоты, полученное тепловым двигателем от нагревателя?

    • В кельвинах (К)
    • В джоулях (Дж)
    • В паскалях (Па)
    • В ваттах (Вт)
    Количество теплоты является видом энергии и в системе СИ измеряется в джоулях.

  5. 5. Какое утверждение о тепловом двигателе соответствует второму закону термодинамики?

    • Вся теплота от нагревателя обязательно превращается в полезную работу
    • КПД теплового двигателя всегда равен 100%
    • Часть теплоты передаётся холодильнику
    • Тепловой двигатель может работать без нагревателя
    Тепловой двигатель не может полностью преобразовать полученную теплоту в работу. Часть энергии обязательно передаётся холодильнику.

  6. 6. Какой бытовой прибор использует затраты электрической энергии для передачи теплоты от более холодного тела к более тёплому?

    • Электрический обогреватель
    • Электрический чайник
    • Электрическая лампа накаливания
    • Холодильник
    Холодильник использует электрическую энергию для переноса теплоты из холодной внутренней камеры в более тёплое окружающее пространство.

  7. 7. Тепловой двигатель получил от нагревателя 800 Дж теплоты и передал холодильнику 300 Дж. Какую полезную работу совершил двигатель?

    • 500 Дж
    • 300 Дж
    • 1100 Дж
    • 800 Дж
    Полезная работа определяется формулой A = Q₁ − Q₂. A = 800 − 300 = 500 Дж.

  8. 8. Тепловой двигатель получил от нагревателя 1000 Дж теплоты и совершил работу 250 Дж. Каков его КПД?

    • 40%
    • 25%
    • 75%
    • 250%
    Используем формулу η = A / Q₁ · 100%. η = 250 / 1000 · 100% = 25%.

  9. 9. Тепловой двигатель получил от нагревателя 1200 Дж теплоты. Его КПД равен 40%. Какую работу совершил двигатель?

    • 1200 Дж
    • 720 Дж
    • 480 Дж
    • 300 Дж
    Из формулы η = A / Q₁ · 100% получаем A = ηQ₁ / 100%. A = 40 · 1200 / 100 = 480 Дж.

  10. 10. Тепловой двигатель получил 1500 Дж теплоты и совершил полезную работу 600 Дж. Сколько теплоты он передал холодильнику?

    • 600 Дж
    • 1500 Дж
    • 2100 Дж
    • 900 Дж
    По закону сохранения энергии для теплового двигателя A = Q₁ − Q₂. Следовательно, Q₂ = Q₁ − A = 1500 − 600 = 900 Дж.

  11. 11. Как изменится самопроизвольная передача теплоты между двумя телами, если их температуры станут одинаковыми?

    • Прекратится направленная передача теплоты между телами
    • Оба тела мгновенно охладятся до нуля градусов
    • Теплота продолжит переходить от первого тела ко второму
    • Теплота начнёт переходить от второго тела к первому
    При одинаковой температуре тела находятся в тепловом равновесии. Направленного теплообмена между ними нет.

  12. 12. Почему невозможно создать тепловой двигатель, который за цикл полностью превращает полученную от нагревателя теплоту в механическую работу?

    • Потому что механическая работа всегда равна нулю
    • Потому что часть теплоты должна передаваться холодильнику
    • Потому что теплота не является видом энергии
    • Потому что температура нагревателя не может изменяться
    Второй закон термодинамики устанавливает невозможность полного превращения теплоты в работу в циклическом тепловом двигателе. Часть полученной теплоты обязательно передаётся холодильнику.
Тесты по физике 10 класс