Bacalaureat fizica


Google   



Bacalaureat fizica 2013

Termodinamica 29 mai 2013 filiera teoretica





Examenul de bacalaureat national 2013
Proba E. d)
Fizica
Filiera teoretica profil real
Filiera vocationala profilul militar
¤ Sunt obligatorii toate subiectele din doua arii tematice dintre cele patru prevazute de programa, adica: A. MECANICA, B. ELEMENTE DE TERMODINAMICA, C. PRODUCEREA SI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICA
¤ Se acorda 10 puncte din oficiu.
¤ Timpul de lucru efectiv este de 3 ore.
B. ELEMENTE DE TERMODINAMICA Varianta 7
Se considera: numarul lui Avogadro NA = 6,02·1023mol-1 , constanta gazelor ideale R = 8.31j/mol·K. Intre parametrii de stare ai gazului ideal intr-o stare data exista relatia: p·V = ν·R·T.
I. Pentru itemii 1-5 scrieti pe foaia de raspuns litera corespunzatoare raspunsului corect. (15 puncte)
1. Intr-o transformare cvasistatica a unui sistem termodinamic caldura primita se transforma integral in lucru mecanic numai daca transformarea este:
a. izobara;    b. ciclica;    c. izoterma;    d. izocora.    (3p)
Raspuns:   c.   → 3p
2.I.2.29.mai.2013.f.teoretica In figura alaturata este reprezentata dependenta presiunii unei cantitati date de gaz ideal in functie de volumul ocupat de acesta. In cursul destinderii temperatura gazului creste de la t1 = 27oC la t2 = 159oC. Raportul dintre volumele ocupate de gaz in starile 2 si respectiv 1 este egal cu:
a. 2,4;    b. 2,1;    c. 1,8;    d. 1,2.    (3p)
Raspuns:   d.   Teorema lui Thales: (p2 - p1)/p2 = (V2 - V1)/V2,   V1/V2 = p1/p2,
p1·V1 = ν·R·T1,   p2·V2 = ν·R·T2,   V2/V1 = [T2/T1]·[p1/p2,   [T2/T1]·[V1/V2]
[V2/V1]2 = T2/T1,   V2/V1 = 1.2   → 3p
3. Unitatea de masura in S.I. a marimii exprimate prin produsul dintre cantitatea de substanta si caldura molara este:
a. J·mol-1;    b. J·K-1;    c. J·kg-1;    d. mol·K-1.    (3p)
Raspuns:   b.   → 3p
4. Densitatea heliului (μHe = 4g·mol-1) continut intr-o butelie la o anumita temperatura are valoarea ρ = 0,2kg·m-3. Numarul de atomi de heliu din unitatea de volum este aproximativ egal cu:
a. 3·1025m-3;    b. 3·1026mol·m-3;    c. 6·1025m-3;    d. 6·1025mol·m-3.    (3p)
Raspuns:   a.   μ = NA·mo,    m = N·mo,   m = [N·μ]/NA,   ρ = m/V = [N/V]·[μ/NA],   N/V = ρ·NA/μ = 3·1025m-3.   → 3p
5. O cantitate data ν de gaz ideal se destinde adiabatic din starea 1 in care temperatura era T1 intr-o stare 2 in care temperatura atinge valoarea T2. Lucrul mecanic schimbat de gaz cu mediul exterior este dat de expresia:
a. ν·CV·(T2 - T1);    b. ν·CV·(T1 - T2);    c. ν·Cp·(T1 - T2);    d. ν·CV·(T2 - T1);    (3p)
Raspuns:   b.   → 3p

II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un balon cu pereti rigizi, inchis cu un robinet, contine un amestec de doua gaze la presiunea p = 2·105 Pa si temperatura t = 7oC . Intre masele celor doua gaze exista relatia m1 = 3m2. Masa molara a primului gaz din amestec este μ1 = 4 g·mol-1, iar masa molara a amestecului este μ = 3,2g/mol.
a. Determinati masa molara a celui de-al doilea gaz din amestec;
Rezolvare:    ν = m/μ = m11 + m22,   4/μ = 3/μ1 + 1/μ2,   μ2 = 2g/mol.   → 4p
b. Calculati densitatea amestecului;
Rezolvare:    p·V = m·R·T/μ   ρ = m/V = (p·μ)/[R·(273 + t)] ≈ 0.275kg/m3.   → 4p
c. Determinati volumul interior al balonului presupunand ca masa primului gaz este m1 = 2,4g;
p·V = (m11 + m22)R·T,   V = (m11 + m22)R·T/p,   m2 = m1/3 = 0.8g,   V ≈ 11.6·10-3m3.   →4p
d. Robinetul este deschis pentru un scurt interval de timp. O parte din gaz iese ceea ce determina scaderea presiunii cu 25% si scaderea temperaturii cu 20%. Determinati fractiunea din masa de gaz continuta initial in balon care a iesit.
Rezolvare:   (p - pf)/p = 0.25,   pf = 1.5·105Pa,   (T - Tf)/T = 0.2,   Tf = 0.8T = 224K.
pf·V = mf·R·Tf/μ,   mf = pf·V·μ/R·Tf = 3g,    f = (m - mf)/m = 0.06.   → 3p

III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
III.29.mai.2013.f.teoretica In figura alaturata este reprezentata, in coordonate
V - T, transformarea ciclica reversibila a unei cantitati de gaz ideal a carui caldura molara izocora este CV = 1,5R. Temperatura gazului in starile 2 si 4 are aceeasi valoare. In cursul transformarii
1 → 2 → 3 gazul primeste caldura Qprimit = 54 kJ.
a. Reprezentati transformarea ciclica in coordonate
p - V;
Rezolvare:   Figura III.a.   → 4p
b. Determinati variatia energiei interne a gazului la trecerea din starea 1 in starea 3;
Rezolvare:   2 → 3,   3·V1/T3 = V1/T2,   T2 = 3·T3,   4 → 1,   3·V1/T4 = V1/T1,   T4 = 3·T1
Qprimit = ν·CV·(T2 - T1) + ν·Cp·(T3 - T2) = 3·ν·R·T1 + 15·ν·R·T1 = 18·ν·R·T1
ΔU13 = ΔU12 + ΔU23,    ΔU12 = ν·CV·(T2 - T1),    ΔU12 = 3·ν·R·T1.
ΔU23 = Q23 - L23,
Q23 = ν·Cp·(T3 - T2)   Cp = CV + R = 2.5·R,   Q23 = 15·ν·R·T1.
L23 = p2·ΔV = p2·(3·V1 - V1) = 2·p2·V1 = 2·ν·R·T2 = 6·ν·R·T1
U23 = 15·ν·R·T1 - 6·ν·R·T1 = 9·ν·R·T1,
ΔU13 = 12·ν·R·T1,   ν·R·T1 = ΔU13/12
Qprimit = 18·ν·R·T1 = 18·ΔU13/12,
ΔU13 = (12/18)·Qprimit = 36kJ.   → 4p
c. Calculati lucrul mecanic efectuat de gaz intr-un ciclu;
Rezolvare:   Din figura III.a → L = Ariadrept.1234 = (p2 - p1)·3·V1 - V1) = 2·p2·V1 - 2p1·V1
L = 2·ν·R·T2 - 2·ν·R·T1,
L = 6·ν·R·T1 - 2·ν·R·T1 = 4·ν·R·T1,   ν·R·T1 = Qprimit/18,   L = (4/18)·Qprimit = 12kJ.   → 4p
d. Calculati randamentul motorului termic ce ar functiona dupa ciclul considerat.
η = L/Qprimit = 0.22.   → 3p






boltzmann
Princ. II al termodinamicii
trans.izocora

logo
Bacalaureat fizica

Noutati
Sunt date solutiile la toate subiectele de fizica din anul 2014
Ex:
Mecanica 2014

dilatarea

sus

« Pagina precedenta      Pagina urmatoare »

Postati:

Facebook widgets   Twitter widgets    Google plus widgets    linkedin