Advanced Thermodynamics Quiz

Comprehensive Assessment - 15 MCQs & 10 Numerical Problems

Willer Academy - Chemistry Department

Instructions / निर्देश

• This quiz consists of 15 multiple-choice questions and 10 numerical problems. / इस क्विज में 15 बहुविकल्पीय प्रश्न और 10 संख्यात्मक समस्याएं हैं।
• For MCQs, choose the single best answer. / बहुविकल्पीय प्रश्नों के लिए, सबसे अच्छा विकल्प चुनें।
• For numerical problems, show your complete work and calculations. / संख्यात्मक समस्याओं के लिए, अपना पूरा कार्य और गणना दिखाएं।
• You have 90 minutes to complete this assessment. / इस मूल्यांकन को पूरा करने के लिए आपके पास 90 मिनट हैं।
• Useful constants: R = 8.314 J/mol·K, 1 atm = 101.3 J, F = 96485 C/mol / उपयोगी स्थिरांक: R = 8.314 J/mol·K, 1 atm = 101.3 J, F = 96485 C/mol

Multiple Choice Questions / बहुविकल्पीय प्रश्न (15 Questions / 15 प्रश्न)

1.

The Zeroth Law of Thermodynamics establishes the concept of:

ऊष्मागतिकी का शून्यवाँ नियम किस अवधारणा को स्थापित करता है:

A) Internal Energy A) आंतरिक ऊर्जा

B) Temperature B) तापमान

C) Entropy C) एन्ट्रॉपी

D) Enthalpy D) एन्थैल्पी

2.

According to the First Law of Thermodynamics, for an isolated system:

ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम के अनुसार, एक विलगित निकाय के लिए:

A) ΔU = q - W A) ΔU = q - W

B) ΔU = 0 B) ΔU = 0

C) ΔS > 0 C) ΔS > 0

D) ΔH = q_p D) ΔH = q_p

3.

A process with ΔH < 0 and ΔS < 0 will be spontaneous:

ΔH < 0 और ΔS < 0 वाली प्रक्रिया स्वतःप्रवर्तित होगी:

A) At all temperatures A) सभी तापमानों पर

B) At high temperatures B) उच्च तापमानों पर

C) At low temperatures C) निम्न तापमानों पर

D) Never spontaneous D) कभी स्वतःप्रवर्तित नहीं

4.

Which of the following is NOT a state function?

निम्नलिखित में से कौन सा अवस्था फलन नहीं है?

A) Internal Energy (U) A) आंतरिक ऊर्जा (U)

B) Enthalpy (H) B) एन्थैल्पी (H)

C) Heat (q) C) ऊष्मा (q)

D) Entropy (S) D) एन्ट्रॉपी (S)

5.

The mathematical expression for the First Law of Thermodynamics is:

ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम के लिए गणितीय व्यंजक है:

A) ΔU = q + W A) ΔU = q + W

B) ΔU = q - W B) ΔU = q - W

C) ΔH = ΔU + PΔV C) ΔH = ΔU + PΔV

D) ΔG = ΔH - TΔS D) ΔG = ΔH - TΔS

6.

For a reaction at constant pressure, the relationship between enthalpy change and heat is:

नियत दाब पर अभिक्रिया के लिए, एन्थैल्पी परिवर्तन और ऊष्मा के बीच संबंध है:

A) ΔH = q_v A) ΔH = q_v

B) ΔH = q_p B) ΔH = q_p

C) ΔU = q_p C) ΔU = q_p

D) ΔS = q_p/T D) ΔS = q_p/T

7.

The Second Law of Thermodynamics states that for any spontaneous process:

ऊष्मागतिकी का द्वितीय नियम कहता है कि किसी भी स्वतःप्रवर्तित प्रक्रिया के लिए:

A) ΔU = 0 A) ΔU = 0

B) ΔH = q_p B) ΔH = q_p

C) ΔS_universe > 0 C) ΔS_universe > 0

D) ΔG < 0 D) ΔG < 0

8.

Which of the following processes would have a positive ΔS value?

निम्नलिखित में से किस प्रक्रिया का ΔS मान धनात्मक होगा?

A) H₂O(l) → H₂O(s) A) H₂O(l) → H₂O(s)

B) 2NO(g) → N₂(g) + O₂(g) B) 2NO(g) → N₂(g) + O₂(g)

C) CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g) C) CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g)

D) Both B and C D) B और C दोनों

9.

In thermodynamics, an extensive property is one that:

ऊष्मागतिकी में, एक विस्तीर्ण गुण वह है जो:

A) Depends on the amount of substance A) पदार्थ की मात्रा पर निर्भर करता है

B) Is independent of the amount of substance B) पदार्थ की मात्रा से स्वतंत्र होता है

C) Is always conserved C) हमेशा संरक्षित रहता है

D) Can be converted to intensive property D) गहन गुण में परिवर्तित किया जा सकता है

10.

The definition of enthalpy is:

एन्थैल्पी की परिभाषा है:

A) H = U - TS A) H = U - TS

B) H = U + PV B) H = U + PV

C) H = q_p C) H = q_p

D) H = G + TS D) H = G + TS

11.

The Third Law of Thermodynamics states that:

ऊष्मागतिकी का तृतीय नियम कहता है कि:

A) Energy cannot be created or destroyed A) ऊर्जा को न तो बनाया और न ही नष्ट किया जा सकता है

B) The entropy of a perfect crystal is zero at 0 K B) 0 K पर एक आदर्श क्रिस्टल की एन्ट्रॉपी शून्य होती है

C) The entropy of the universe is always increasing C) ब्रह्मांड की एन्ट्रॉपी हमेशा बढ़ रही है

D) Heat flows from hot to cold objects D) ऊष्मा गर्म से ठंडी वस्तुओं की ओर बहती है

12.

Which of the following is true for an adiabatic process?

एक रुद्धोष्म प्रक्रिया के लिए निम्नलिखित में से कौन सा सत्य है?

A) ΔU = 0 A) ΔU = 0

B) q = 0 B) q = 0

C) ΔH = 0 C) ΔH = 0

D) W = 0 D) W = 0

13.

For a reaction to be spontaneous at all temperatures, which condition must be satisfied?

सभी तापमानों पर एक अभिक्रिया के स्वतःप्रवर्तित होने के लिए, किस शर्त को पूरा करना होगा?

A) ΔH < 0 and ΔS < 0 A) ΔH < 0 और ΔS < 0

B) ΔH > 0 and ΔS > 0 B) ΔH > 0 और ΔS > 0

C) ΔH < 0 and ΔS > 0 C) ΔH < 0 और ΔS > 0

D) ΔH > 0 and ΔS < 0 D) ΔH > 0 और ΔS < 0

14.

The Gibbs free energy change (ΔG) is related to the equilibrium constant (K) by:

गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन (ΔG) साम्य स्थिरांक (K) से किस प्रकार संबंधित है?

A) ΔG = -RT ln K A) ΔG = -RT ln K

B) ΔG = RT ln K B) ΔG = RT ln K

C) ΔG = -RT / K C) ΔG = -RT / K

D) ΔG = RT / K D) ΔG = RT / K

15.

For an ideal gas, the work done in an isothermal reversible expansion is given by:

एक आदर्श गैस के लिए, एक समतापीय उत्क्रमणीय प्रसार में किया गया कार्य निम्न द्वारा दिया जाता है:

A) W = -PΔV A) W = -PΔV

B) W = -nRT ln(V₂/V₁) B) W = -nRT ln(V₂/V₁)

C) W = 0 C) W = 0

D) W = -ΔH D) W = -ΔH

Numerical Problems / संख्यात्मक समस्याएं (10 Questions / 10 प्रश्न)

1.

Calculate the change in internal energy (ΔU) for a system that absorbs 150 J of heat and does 75 J of work on its surroundings.

आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन (ΔU) की गणना करें एक ऐसी प्रणाली के लिए जो 150 J ऊष्मा अवशोषित करती है और अपने परिवेश पर 75 J कार्य करती है।

Answer: उत्तर:

2.

A gas expands from 2.0 L to 5.0 L at a constant pressure of 1.5 atm. Calculate the work done by the gas in joules. (1 L·atm = 101.3 J)

एक गैस 2.0 L से 5.0 L तक 1.5 atm के नियत दाब पर फैलती है। गैस द्वारा किए गए कार्य की जूल में गणना करें। (1 L·atm = 101.3 J)

Answer: उत्तर:

3.

For a reaction at 25°C, ΔH = -85 kJ and ΔS = -125 J/K. Calculate ΔG and determine if the reaction is spontaneous at this temperature.

25°C पर एक अभिक्रिया के लिए, ΔH = -85 kJ और ΔS = -125 J/K है। ΔG की गणना करें और निर्धारित करें कि क्या यह अभिक्रिया इस तापमान पर स्वतःप्रवर्तित है।

Answer (ΔG in kJ): उत्तर (ΔG kJ में):

4.

Calculate the standard enthalpy change (ΔH°) for the reaction: 2CO(g) + O₂(g) → 2CO₂(g) using the following data:
ΔH°_f (CO) = -110.5 kJ/mol, ΔH°_f (CO₂) = -393.5 kJ/mol

निम्नलिखित डेटा का उपयोग करके अभिक्रिया के लिए मानक एन्थैल्पी परिवर्तन (ΔH°) की गणना करें: 2CO(g) + O₂(g) → 2CO₂(g)
ΔH°_f (CO) = -110.5 kJ/mol, ΔH°_f (CO₂) = -393.5 kJ/mol

Answer (ΔH° in kJ): उत्तर (ΔH° kJ में):

5.

A system undergoes a process where its internal energy decreases by 200 J while it releases 50 J of heat. Calculate the work done and state whether work is done on or by the system.

एक प्रणाली एक ऐसी प्रक्रिया से गुजरती है जहाँ उसकी आंतरिक ऊर्जा 200 J कम हो जाती है जबकि यह 50 J ऊष्मा मुक्त करती है। किए गए कार्य की गणना करें और बताएं कि कार्य प्रणाली पर किया गया है या प्रणाली द्वारा किया गया है।

Answer (Work in J): उत्तर (कार्य J में):

6.

Calculate the change in entropy when 2 moles of an ideal gas expand isothermally and reversibly from 5 L to 15 L at 300 K.

एन्ट्रॉपी में परिवर्तन की गणना करें जब 2 मोल आदर्श गैस 300 K पर 5 L से 15 L तक समतापीय और उत्क्रमणीय रूप से फैलती है।

Answer (ΔS in J/K): उत्तर (ΔS J/K में):

7.

A reaction has ΔH° = -40 kJ and ΔS° = -100 J/K. Calculate the temperature at which the reaction becomes non-spontaneous.

एक अभिक्रिया का ΔH° = -40 kJ और ΔS° = -100 J/K है। वह तापमान ज्ञात कीजिए जिस पर अभिक्रिया अस्वतःप्रवर्तित हो जाती है।

Answer (Temperature in K): उत्तर (तापमान K में):

8.

Calculate the work done when 1 mole of an ideal gas is compressed isothermally and reversibly from 10 L to 5 L at 298 K.

कार्य की गणना करें जब 1 मोल आदर्श गैस को 298 K पर 10 L से 5 L तक समतापीय और उत्क्रमणीय रूप से संपीडित किया जाता है।

Answer (Work in J): उत्तर (कार्य J में):

9.

The standard Gibbs free energy change for a reaction is -15 kJ/mol at 298 K. Calculate the equilibrium constant for this reaction.

298 K पर एक अभिक्रिया के लिए मानक गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन -15 kJ/mol है। इस अभिक्रिया के लिए साम्य स्थिरांक की गणना करें।

Answer (K): उत्तर (K):

10.

Calculate the change in enthalpy when 2 moles of water at 100°C vaporize to steam at 100°C. (ΔH_vap of water = 40.7 kJ/mol)

एन्थैल्पी में परिवर्तन की गणना करें जब 100°C पर 2 मोल पानी, 100°C पर भाप में वाष्पित हो जाता है। (पानी का ΔH_vap = 40.7 kJ/mol)

Answer (ΔH in kJ): उत्तर (ΔH kJ में):

Quiz Results / क्विज परिणाम

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