Examenul de bacalaureat national 2015
Proba E. d)
Proba scrisa la FIZICA
Filiera tehnologica – profilul tehnic si profilul resurse naturale si protectia mediului
♦ 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 2
Se considera: numarul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³mol^-1, constanta gazelor ideale R = 8,31J·mol ^-1·K^-1. 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. Unitatea de masura in S.I. a capacitatii calorice este:
a.   J·K     b.   J·kg     c.  J/kg    d.  J/K    (3p)
Raspuns:   a.  →(3p)
2. Dintre marimile fizice de mai jos, marime fizica de stare este: a.  caldura primita    b.  caldura cedata    c.  energia interna    d.  lucrul mecanic    (3p)
Raspuns:   d.  →(3p)
3. Simbolurile marimilor fizice fiind cele utilizate in manualele de fizica, raportul dintre caldura molara C si caldura specifica c a unei substante este egal cu:
a.   ν    c.   μ     c.   1/μ   d.   1/ν   (3p)
Raspuns:   c.  →(3p)
4. In graficul din figura alaturata este reprezentata dependenta presiunii de temperatura pentru doua gaze diferite G₁, respectiv G₂. Diferenta dintre presiunile celor doua gaze atunci cand temperatura lor este t = 6_°C are valoarea:
a.  10 atm     b.  15 atm     c.  20 atm     d.  30 atm.     (3p)
Raspuns:   c.  →(3p)
5. O masa de gaz ideal aflata la temperatura constanta efectueaza un lucru mecanic L = 200 J. Variatia energiei interne a gazului in acest proces este: a. μ₁ΔU = 200 J    b.  ΔU = 100 J    c.  ΔU = 0 J    d.  ΔU = -200 J    (3p)
Raspuns:   d.  →(3p)



II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Aerul dintr-o camera de locuit ocupa volumul V = 41,55 m³ la presiunea p = 10⁵ N/m² si temperatura t = 17^oC. Se considera ca aerul (μ_aer ≈ 29 g/mol) este un amestec omogen de oxigen (μ₁ = 32 g/mol) si azot (μ₂ = 28g/mol) si ca se comporta ca un gaz ideal. Calculati:
a. raportul dintre masa unei molecule de oxigen si masa unei molecule de azot;
Rezolvare:  m_o = μ/N_A  m_o1/m_o2 = μ₁/μ₂, m_o1/m_o2 = 8/7.  → (4p)
b. masa de aer din camera;
Rezolvare:  p·V = ν·R·T,  ν = m/μ   m = 50kg.  → (4p)
c. densitatea aerului conditiile fizice date;
Rezolvare:  ρ = m/V ≈ 1.2kg/m₃.  → (3p)
d. raportul ν₂/ν₁ dintre cantitatea de oxigen si cea de azot.
Rezolvare:  μ·ν = μ₁·ν₁ + μ₂·ν₂,  ν = ν₁ + ν₂, ν₁/ν₂ = 1.3.  → (4p)
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
In figura alaturata este reprezentata dependenta presiunii unui gaz de volumul acestuia, in cursul unui proces ciclic in care cantitatea de gaz ramane constanta. Caldura molara a gazului la volum constant este C_V = 2R. In procesul (3)→(1) temperatura gazului ramane constanta. In starea 1 presiunea si volumul gazului sunt p₁ = 8·10⁵ N/m² si V₁ = 0,5 dm³, iar in starea 2 volumul ocupat de gaz este V₂ = 4V₁. Se considera ln2 = 0,7.
a. Reprezentati procesul ciclic in coordonate V - T.
Rezolvare:Pentru reprezentare corecta   → (3p)
b. Calculati lucrul mecanic schimbat de gaz cu mediul exterior in procesul (1)→(2).
Rezolvare:  L₁₂ = p₁·(V₂ - V₁) = 1200J.   → (4p)
c. Determinati variatia energiei interne a gazului in transformarea (2)→(3).
ΔU₂₃ = ν·C_V·(T₃ - T₂),  T₂ = 4T₁,  T₃ = T₁
ΔU₂₃ = - 2400J.  → (4p)
d. Calculati caldura schimbata de gaz cu mediul extern in procesul (3)→(1)
Rezolvare:  Q₃₁ = ν·R·T₁·lnV₁/V₂ = - 560J.   → (4p)