Bacalaureat fizica


Bacalaureat fizica

Termodinamica august 2017
filiera teoretica





Dilatarea

image3



Examen de bacalaureat national 2017

Proba E. d)
Fizica
Filiera teoretica – profilul 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 4
Se considera: numarul lui Avogadro NA = 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. Ciclul Carnot este format din:
a. doua transformari adiabatice si doua transformari izocore;
b. doua transformari adiabatice si doua transformari izoterme;
c. doua transformari adiabatice si doua transformari izobare;
d. doua transformari adiabatice, o transformare izobara si o transformare izocora. (3p)
Raspuns:   b.     →  (3p)
2. Simbolurile marimilor fizice fiind cele utilizate in manuale de fizica, expresia lucrului mecanic schimbat de o cantitate de gaz ideal cu mediul exterior in cursul unei transformari adiabatice este:
a.  L = ν·RΔT;    b.  L - = ν·R·ΔT;
c.  L = ν·CpT;    d.  L = - ν·CVΔT.    (3p)
Raspuns:   d.     →  (3p)
3. Simbolurile marimilor fizice fiind cele utilizate in manualele de fizica, unitatea de masura in S.I. a marimii fizice exprimate prin produsul m c ΔT este:
a.  J·mol-1·K-1;    b.  J·K-1;    c.  J;   d. K.   (3p)
Raspuns:   c.     →  (3p)
4. O cantitate de gaz ideal biatomic (CV R = 2.5·R) este supusa unei transformari izobare, in cursul careia energia interna a gazului scade de la valoarea U1 = 1.3kJ la valoarea
U2 = 800J. Caldura schimbata de gaz cu exteriorul in cursul transformarii este:
a.  - 700J;    b.  - 500J;    c.  - 300J;    d.  - 100J.    (3p)
Raspuns:   a. ΔU = U2 - U1. = 2.5·νR·ΔT = - 500J.  νR·ΔT = ΔU/2.5 = - 200J,
Qp = ν·Cp·ΔT = ν·(CV + R)ΔT = (7/5)·ΔU = - 700J.     →  (3p)
termodinamica.august.2017.I.5.f.t 5. O cantitate data de gaz, considerat ideal, este supusa procesului termodinamic ciclic 1 - 2 - 3 - 4 -1 reprezentat in coordonate p - V in figura alaturata. Energia interna a gazului este maxima in starea:
a.  1;    b.  2;    c.  3;    d.  4.    (3p)
Raspuns:   c.  1 - 2 incalzire izocora (T2 > T1)
2 - 3 incalzire izobara (T3 > T2),  3 - 4 racire izocora (T3 > T4)
  → T3 = Tmax   U3 = ν·CV·T3.    →  (3p)
II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Intr-un vas de sticla inchis, de volum V = 8.31L se gaseste oxigen
(μ = 32g/mol) la presiunea p1 = 0.75·105Pa si la temperatura
t1 = 27°C. Caldura molara izocora a oxigenului este CV = 2.5·R.
a. Calculati masa unei molecule de oxigen.
Rezolvare:  mo = μ/NA ≅ 5.31·10-23g.
b. Determinati masa de oxigen din vas.
Rezolvare:  p1·V1 = (m/μ)·R·T1,   m = p1·V1·μ/R·T1 = p1·V1·μ/R·(273 + t1) = 8g.    → (4p)
c. Oxigenul este incalzit pana cand presiunea acestuia devine
p2 = 105Pa. Calculati valoarea temperaturii T2 atinse de gaz.
Rezolvare:  p2/T2 = p1/T1,  T2 = p2/T1/p1 = 400K.    → (4p)
d. Determinati caldura primita de gaz in cursul procesului de incalzire.
Rezolvare:  Q = (m/μ)·CV·(T2 - T1) ≅ 519J.   →  (4p)
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
termodinamica.august.2017.III.f.teoretica Un motor termic foloseste ca fluid de lucru un gaz ideal monoatomic (CV = 1.5·R). Procesul ciclic de functionare este reprezentat, in coordonate p - V, in figura alaturata. In transformarea 2 - 3 temperatura este constanta, iar in transformarea 3 - 1 presiunea variaza direct proportional cu volumul. Se cunosc: p1 = 105Pa, V1 = 2L, p2 = 4p1, p3 = 2p1, V3 = 2V1, ln2 ≅ 0.7. Determinati:
a. variatia energiei interne in cursul transformarii 1- 2;
Rezolvare:  ΔU12 = ν·CV·(T2 - T1)
p1/T1 = p2/T2,  T2 = (p2/p1)·T1 = 4·T1,
ΔU12 = 4.5·ν·R·T1 = 4.5·p1·V1 = 900J.     → (3p)
b. caldura schimbata de gaz cu exteriorul in cursul transformarii 2 - 3;
Rezolvare:  Q23 = ν·R·T2·lnV3/V2 = p2·V1·ln2V1/V1
Q23 = p2·V1·ln2 = 560J.    → (4p)
c. lucrul mecanic schimbat de gaz cu exteriorul in decursul unui ciclu;
Rezolvare:  Ltotal = 12 + L23 + L31 = 0 + Q23 + Ariatrapez
Ltotal = Q23 + (p1 + p3)·(V1 - V3)/2 = 260J.     → (4p)
d. randamentul motorului termic.
Rezolvare:  η = Ltotal/Qp = Ltotal/(Q12 + Q23)
η = Ltotal/(ν·CV·(T2 - T1) + Q23) = Ltotal/(ΔU12 + Q23) = 17.8%.    → (4p)


transf.izobara



student.book logo
Harta site-ului
placeholder
Boltzmann1 transf.izocora
transf.izobara
termodinamica.1



S.G.
  Bacalaureat fizica   © 2017 - Toate drepturile rezervate