Bacalaureat fizica


Bacalaureat fizica

Termodinamica iulie 2016 filiera
teoretica





Dilatarea

image3



Examen de bacalaureat national 2016

Proba E. d)
Proba scrisa la 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. Se considera o masa m de gaz ideal biatomic, avand masa molara μ. Expresia masei unei molecule de gaz este:
a. m/NA;   b. m/μ·NA;    c. m·NA/μ;    d. μ/NA.    (3p) Raspuns:   d.  →(3p)
2. Un gaz ideal se destinde adiabatic. In cursul acestui proces gazul:
a. primeste caldura si efectueaza lucru mecanic;
b. cedeaza caldura si se raceste;
c. efectueaza lucru mecanic si se raceste;
d. primeste lucru mecanic din exterior si se incalzeste. (3p)
Raspuns:   c.  →(3p)
termod.mai.I.3 3. In trei recipiente identice, etanse, a caror dilatare termica este neglijabila, se gasesc mase egale din trei gaze diferite, (1), (2) si (3). In figura alaturata sunt reprezentate dependentele de temperatura ale presiunilor celor trei gaze. Intre masele molare ale celor trei gaze exista relatia:
a. μ123;   b. μ123;
c. μ132;   d. μ132;   (3p)
Raspuns:   a. Rezulta din grafic: μ1 = m·R·T/p1·V,
μ2 = m·R·T/p2·V,
μ3 = m·R·T/p3·V   →(3p)

4. Marimea fizica a carei unitate de masura in S.I. este J·Kg-1·K-1 este:
a. capacitatea calorica;   b. caldura specifica;   c. caldura molara;   d. caldura.   (3p)
Raspuns:   b. c = Q/m·ΔT  →(3p)
5. O cantitate de gaz ideal aflata la presiunea p1 = 105N/m2 si volumul V1 = 1L se destinde la temperatura constanta pana la volumul V2 = eV1, unde e = 2,718 reprezinta baza logaritmului natural. Lucrul mecanic efectuat de gaz in timpul destinderii are valoarea:
a. -171,8 J;    b. -100 J;    c. 100 J;    d. 171,8 J.    (3p)
Raspuns:   c. L = ν·R·T·lne·V1/V1 = p1·V1·lne = p1·V1 = 100J  →(3p)
II. Rezolvati urmatoarea problema:    (15 puncte)
Intr-un cilindru cu piston se gaseste o masa m = 160 g de oxigen, considerat gaz ideal (μO2 =32·10-3Kg/mol). In starea initiala presiunea gazului este p1 = 8.31·105 Pa , iar temperatura este t1 = 47oC. Gazul este supus unei succesiuni de transformari:
- transformarea 1 → 2 in care temperatura ramane constanta, iar presiunea devine p2 = 0,25·p1, - transformarea 2 → 3 in care volumul gazului ramane constant, iar T3 = 2·T1.
a. Calculati numarul de molecule de oxigen.
Rezolvare:   ν = m/μ,   N= = ν·NA = m/μ·NA = 3.01·1024molecule.   → 3p
b. Determinati valoarea maxima a densitatii gazului in decursul celor doua transformari.
Rezolvare:    p1·V = m·R·T1/μ,   ρ1 = m/V = p1·μ/R·T1
ρ2 = p2·μ/R·T2,   ρ12 = [p1·μ/R·T1]/[p2·μ/R·T2]
ρ12 = (p1/p2)·(T2/T1) = 12. → ρ1 > p2.   ρmax = ρ1 = 1kg/m3.   4p
c. Calculati valoarea presiunii gazului in starea finala 3.
Rezolvare:   p2·V2 = ν·R·T1,   p3·V2 = ν·R·T3,    p3 = p2·(T2/T1) = 4.155·105Pa.   4p
d. Considerand ca in starea finala 3 gazul se amesteca cu o cantitate ν' = 5mol de azot ( 28. 10-3 kg/mol), calculati masa molara a amestecului obtinut.
Rezolvare:   ν·am = ν + ν' = mamam,   mam = m + m'
m = ν·μ   m' = ν'·μ',   μam = mamam
μam = [ν·μ + ν'·μ']/( ν + ν') = 30·10-3kg/mol.   4p
III. Rezolvati urmatoarea problema:    (15 puncte)
termod.mai.III O cantitate de gaz ideal biatomic parcurge procesul ciclic 1-2-3-1 reprezentat in coordonate p - V in figura alaturata. Cunoscand
Cv = 2.5·R , p1 = 105Pa si V1 = 20 dm3, determinati:
a. variatia energiei interne in procesul 2-3;
Rezolvare:   ΔU23 = ν·CV·(T3 - T2) = 2.5·ν·R(T3 - T2)
U23 = 2.5·(p2·V3 - p2·V1) = 15·p1·V1 = 30·103J.   4p
b. caldura primita de gaz in procesul 1-2-3;
Rezolvare:   ΔQprimit = Q12 + Q23 =
ν·CV·(T2 - T1) + ν·Cp·(T3 - T2) = = ν·CV·(T2 - T1) +
ν·(CV + R)·(T3 - T2) = 23.5·p1·V1 = 47·103J.   4p
c. lucrul mecanic total schimbat de gaz cu exteriorul in procesul ciclic;
Rezolvare:   Ltotal = Aria triunghiului = Baza·Inaltimea/2 =
(4V1 - V1)·(2·p1 - p1) = 30·102J.   4p
d. randamentul unui motor termic care ar functiona dupa un ciclu Carnot intre temperaturile extreme atinse de gaz in procesul
1-2-3-1.
Rezolvare:   Dela 1 → 2  p2/T2 = p1/T1   T2 = 2T1
Dela 2 → 3   V3/T3 = V2/T2,   T3 = 8T1
η = (Tmax - Tmin)/Tmax = (T3 - T1)/T3 = 7/8 = 0.875 = 87.5%.   4p


transf.izobara




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


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