Bacalaureat fizica



Google

Bacalaureat fizica 2014

Termodinamica iunie 2014 filiera tehnologica







Examenul de bacalaureat national 2014
Proba E. d) – 4 iulie 2014
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 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. Unitatea de masura in S.I. a marimii fizice exprimate prin produsul dintre capacitatea calorica si variatia temperaturii unui corp este:
a.  J;    b.  J/kg;   c.  kg;    d.  J/K   (3p)
Raspuns: a. [C]SI·[ΔT]SI = [J/K]·K = J.   → (3p)
2. In destinderea adiabatica a unui gaz ideal:
a.   gazul schimba caldura cu mediul exterior;
b.   presiunea gazului creste;
c.   temperatura gazului scade;
d.   energia interna a gazului creste. (3p)
Raspuns: c.   → (3p)
termo.iunie.teh.I.3 3. O cantitate ν = 1mol de gaz ideal primeste caldura Q = 9.972 kJ intr-o transformare reprezentata in coordonate V-T in figura alaturata. Caldura molara izobara Cp a gazului este egala cu:
a.    8,31J/ mol·K;    b.  12,46J/ mol·K;    c.   20,77J/ mol·K    d.  33,24J/ mol·K.   (3p)
Raspuns: d. Cp = Q/ν·Δ = 33.24J/ mol·K     → (3p)
4. Un cilindru cu piston contine aer la presiunea p1 = 100kPa. Aerul din incinta este comprimat izoterm pana cand volumul sau scade cu 20%. Presiunea aerului, dupa comprimarea sa, devine egala cu:
a.  125kPa;    b.  150kPa;    c. 200kPa;    d.  250kPa.     (3p) Raspuns: a. V2 = V1 - ΔV = V1 - 0.2·V1 = 0.8·V1
p1·V1 = p2·V2,  p2 = p1/0.8 = 125kPa.    → (3p)
5. Intr-o incinta inchisa de volum V = 83.1dm3 se afla heliu la presiunea p = 105Pa si temperatura T = 301 K . Numarul de atomi de heliu din incinta este egal cu:
a.  2·1024 b. 1024 c. 2·1023 d. 1023 (3p)
Raspuns: a. p·V = ν·R·T = (N/NA)·R·T   N = (p·V·NA)/R·T,  N = 2·1024.    → (3p)



II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
O butelie cu volumul V = 41.55dm3 contine o masa m1 = 100 g de oxigen (μ = 32g/mol) la temperatura t1 = 15oC. Caldura molara izocora a oxigenului este CV = 2.5R.
a. Calculati presiunea oxigenului din butelie.
Rezolvare: p1·V = ν·R·T1,   p1 = (m1·R·T1)/μ·V,
 p1 = 1.81·105Pa ≈ 1.8·105.     → (3p)
b. Oxigenul din butelie este incalzit astfel incat presiunea sa a crescut cu Δp = 0.4·105Pa. Determinati temperatura oxigenului dupa incalzire.
Rezolvare: p1/T1 = p2/T2,  p1/T1 = (p1 + Δp)/T2,
T2 = [(p1 + Δp)]·T1/p1,  T2 = 352K.    → (4p)
c. Determinati variatia energiei interne a oxigenului in urma cresterii temperaturii sale.
Rezolvare: ΔU = ν·CV·(T2 - T1) = (m1/μ)·CV·(T2 - T1),
ΔU = 4155J.    → (4p)
d. Se deschide robinetul buteliei si se consuma oxigen pana cand temperatura gazului devine egala cu t1 = 15oC, iar presiunea gazului scade pana la valoarea p3 = 105Pa. Determinati masa Δm de oxigen care a fost consumata.
Rezolvare: p3·V = (m3/μ)·R·T1,  Δm = m1 - m3,
Δm = m1 - p3·V·μ/R·T1,  Δm ≈ 44.4g.    → (4p)
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
termo.iunie.teh.III Un mol de gaz ideal poliatomic (CV = 3R) trece prin succesiunea de transformari reprezentata in coordonate p - V in figura alaturata. Transformarea 2 → 3 este o destindere izoterma pe parcursul careia gazul primeste caldura Q23 = 6731,1J, iar volumul gazului creste pana la
V3 = 2.7·V1 ≈ e·V1, unde e este baza logaritmului natural.
termo.iunie.teh.III.a a. Reprezentati succesiunea de transformari in coordonate
V - T.
Rezolvare: Succesiunea de transformari in coordonate
V - T este reprezentata in figura alaturata.
·(T1 - T3) b. Calculati valoarea temperaturii gazului in starea 3.
Rezolvare: V2 = V1, Q23 = ν·R·T2·lnV3/V2
Q23 = ν·R·T2·ln2.7·V1/V2 = ν·R·T2·ln2.7,  Q23 = ν·R·T2,
T2 = Q23/ν·R,  T2 = 810K.     → (4p)
c. Determinati caldura schimbata de gaz cu mediul exterior in transformarea 3 → 1.
Rezolvare: Q31 = ν·Cp·(T1 - T3),  Cp = CV + R = 4·R, V3/T3 = V1/T1, T3 = T2 = e·T1, T1 = (T2/e = 810/2.7)K = 300K,  Q31 = 3·νR·(T1 - T3) = - 12714.3J.    → (4p)
d. Calculati lucrul mecanic total efectuat de gaz pe un ciclu.
Rezolvare: L1231 = L12 + L23 + L31, L12 = 0,  L23 = Q23 = = 6731,1J, L31 = ν·R·(T1 - T2) = - 4238.1J. L1231 = - 2493J.    → (4p)







sus

« Pagina precedenta      Pagina urmatoare »

Postati:

Facebook widgets   Twitter widgets    Google plus widgets    linkedin