Bacalaureat fizica

Termodinamica august 2018
filiera teoretica







image3

Examenul de bacalaureat national 2018

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 1
Se considera: numarul lui Avogadro NA = 6,02·1023mol-1, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·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. Simbolurile marimilor fizice si ale unitatilor de masura fiind cele utilizate in manualele de fizica, unitatea de masura in S.I. a marimii exprimate prin raportul p·V/ν·CV este:
a. K;    b. mol;    c. J/mol;    d. J/K.    (3p)
Raspuns:   a.  [p]SI·[V]SI/[ν]SI·[CV]SI = [(N/m2)m3]/mol·J/mol·K = K.   → (3p)
2. O cantitate constanta de gaz ideal se destinde adiabatic. Caldura molara C a gazului in aceasta transformare este:
a. C = 0;     b. C = Cp;     c. C = CV;    d. C → ∞.    (3p)
Raspuns:   a. Q = m·c·ΔT = C·ΔT = 0.   → (3p)
3. Simbolurile marimilor fizice fiind cele utilizate in manualele de fizica, relatia dintre capacitatea calorica C si caldura specifica c este:
a. C = c/m;    b. C = ν/c;    c. C = ν·c;     d. C = m·c.    (3p)
Raspuns:   d.    → (3p)
termod.aug.2018.I.4.f.t 4. In graficul din figura alaturata este reprezentata dependenta presiunii unui gaz ideal de volumul acestuia, in cursul unui proces in care cantitatea de gaz ramane constanta. Raportul dintre temperatura maxima si temperatura minima atinsa de gaz in cursul procesului este egal cu:
a. 2;    b. 4;    c. 6;    d. 8.    (3p)
Raspuns:   c. p1·V1/T1 = p2·V2/T2 T2/T1 = p2·V2/p1·V1 = 6.   → (3p)
5. Un gaz ideal efectueaza un ciclu Carnot reversibil intre temperaturile extreme T1 = 500 K si T2 = 300 K . Randamentul ciclului este:
a. 20%;    b. 40%;    c. 60%;    d. 80%.    (3p)
Raspuns:   b. η = (T1 - T2)/T1 = 40%.   → (3p)
II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
O butelie cu volumul V = 8,31dm3 contine un amestec gazos format din
ν1 = 1,5 mol de oxigen (μ1 = 32g/mol) si m2 = 2 g de heliu (μ2 = 4g/mol). Caldurile molare la volum constant ale celor doua gaze sunt CV1 = 2,5R si
CV2 = 1,5R. Amestecul se afla la temperatura T = 300K si poate fi considerat gaz ideal. Determinati:
a. numarul total de particule (molecule de oxigen si de atomi de heliu) din amestecul gazos;
Rezolvare:
ν1 = N1/NA,  N1 = ν1·NA = 9.03·1023molecule.
m22 = N2/NA,  N2 = (m22)·NA = 3.01·1023atomi.
N = N1 + N2 = 12.04·1023particule.    (4p)
b. presiunea amestecului gazos din butelie; Rezolvare:
p·V = (ν1 + m22)·R·T.
p = [(ν1 + m22)·R·T]/V = 6·105N/m2.    (3p)
c. masa molara medie a amestecului gazos din butelie;
Rezolvare:
μmedie = mamestecamestec = (ν1·μ1 + m2)/ (ν1 + m22) = 25g/mol.    (4p)
d. caldura necesara amestecului gazos din butelie pentru a se incalzi cu
ΔT = 50K.
Rezolvare:
Q = Q1 + Q2 = [ν1·CV1 + (m22)·CV2]·ΔT.
Q ≅ 1.87kJ.    (4p)
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
O cantitate constanta de gaz ideal poliatomic (CV = 3·R), se afla initial in starea (1) in care presiunea gazului este p1 = 105Pa, iar volumul ocupat de acesta este V1 = 1L. Gazul efectueaza un proces ciclic 1 → 2 → 3 → 4 → 1 format din urmatoarele transformari: 1 → 2 incalzire la volum constant pana in starea (2) in care presiunea gazului este p2 = 2·p1; 2 → 3 destindere la presiune constanta pana in starea (3) in care V3 = 2·V1; 3 → 4 racire la volum constant; 4 → 1 comprimare la presiune constanta.
termod.aug.2018.III.a.f.t a. Reprezentati procesul ciclic efectuat de gaz In coordonate p - V.
Rezolvare:
Pentru reprezentarea grafica se acorda (4p)
b. Determinati energia interna a gazului in starea (3).
Rezolvare:
U3 = ν·CV·T3 = 3·ν·R·T3 = 3·p2·V3 = 12·p1·V1 = 1200J.    → (3p)
c. Calculati caldura cedata de gaz intr-un ciclu complet.
Rezolvare:
Qced = Q34 + Q41,  Cp = CV + R = 4R
Qced = ν·CV·(T4 - T3) + ν·Cp·(T1 - T4)
Qced = 3·ν·R(T4 - T3) + 4·ν·R(T1 - T4)
Qced = 3·ν·R·T4 - 3·ν·R·T3 + 4·ν·R·T1 - 4·ν·R·T4
Qced = 6·p1·V1 - 16·p1·V1 = - 10·p1·V1 = -1000J.    → (4p)
d. Calculati randamentul unui motor termic care ar functiona dupa acest ciclu.
Rezolvare:
η = Ltotal/Qprimit,  Ltotal = L23 + L41 = p2·(V3 - V2) + p1·(V1 - V3) = p1·V1,
Qprimit = |Qced| + Ltotal = 11·p1·V1
η = p1·V1/11·p1·V1 = 1/11 ≅ 9%.    → (4p)
transf.izobara

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