Bacalaureat fizica


Bacalaureat fizica

Termodinamica iunie 2017 filiera
teoretica





Dilatarea

image3



Examen de bacalaureat national 2017

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 3
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. Energia interna a unei cantitati date de gaz ideal creste intr-o:
a.  comprimare adiabatica;    b.  comprimare izobara;
c.  comprimare izoterma;    d.  racire izocora.    (3p)
Raspuns:   a.   L = - ΔU     → (3p)
2. O cantitate de gaz ideal aflata intr-un recipient cu pereti rigizi este incalzita de la t1 = 27°C la t2 = 177°C. Stiind ca presiunea in starea initiala este
p1 = 1.2·105Pa atunci presiunea in starea finala este:
a.  p2 = 106Pa;   b.  p2 = 9·105Pa;
c.  p2 = 7.8·105Pa;   d.  p2 = 1.8·105Pa.   (3p)
Raspuns:   d.   p2/T2 = p1/T1,   p2 = p1·(T2/T1) = p1·(To + t2)/(To + t1) = 1.8·105Pa.    → (3p)
3. termod.iunie.I.3.2017 O cantitate de He, considerat gaz ideal, trece din starea 1 în starea 2 fie prin procesul 1 → a → 2
fie prin procesul 1 → b → 2. Afirmatia corecta este:
 a.  ΔU1a2 > ΔU1b2;    b.  Q1a2 < Q1b2;    c.  L1a2 = L1b2;     d.  L1a = Lb2.    (3p)
Raspuns:   d.   Aria1a2 = Aria1b2 = Baza·Inaltimea/2 = a1·1b/2.     → (3p)
4. Caldura cedata de un anumit sistem termodinamic mediului extern intr-un interval de timp Δt depinde de intervalul de timp conform relatiei Q = c·Δt, in care c reprezinta o constanta. Simbolurile unitatilor de masura fiind cele utilizate in manuale, unitatea de masura in S.I. a constantei c este:
 a.  J·s;    b.  N·s-1;    c.  J·s-1;     d.  J·K-1.    (3p)
Raspuns:   c.   c = Q/Δt = J/s.    → (3p)
5. Caldurile molare pentru gaze se pot exprima cu ajutorul exponentului adiabatic γ = Cp/CV. Caldura molara la volum constant a unui gaz ideal se exprima, in functie de exponentul adiabatic, prin relatia:
 a.  CV = γ·R/(γ - 1);    b.  CV = R/(γ - 1);
 c. CV = γ·R/(γ + 1);    d.  CV = Cp + γ·R.     (3p)
Raspuns:   c.   Cp = CV + R.   γ = Cp/CV.  Cp = γ·CV,   CV = R/(γ - 1).    → (3p)
II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un vas metalic de volum V = 20L, prevazut cu un robinet, contine azot (μN2 = 28g/mol la presiunea p = 2,73·105 Pa si temperatura t = 0oC. Se deschide robinetul si se lasa sa iasa azot, pana cand presiunea azotului ramas in vas devine de doua ori mai mare decat presiunea atmosferica, dupa care se inchide robinetul. Presiunea atmosferica este po = 105Pa, iar temperatura vasului este mentinuta constanta.
a. Calculati densitatea azotului inainte de deschiderea robinetului.
Rezolvare:   p·V = (m/μO2)·R·T,    p = (m/V)·(R·T/μ) = ρ·(R·T/μ),   ρ = p·μ/R·T = p·μ/R·(To + t) ≅ 3.4kg/m3    → (3p)
b. Calculati numarul de molecule de azot din unitatea de volum (N/V) inainte de a deschide robinetul.
Rezolvare:   n = N/V,   p·V = ν·R·T,   N = ν·NA,   ν = p·V/R·T,
n = (p·V/R·T)·Na ≅ 7.2·1025m3.   → (4p)
c. Determinati cantitatea de azot evacuata din vas.
p·V = ν·R·T,   ν = p·V/R·T,   p·V = ν·R·T,   2·po·V = ν'·R·T,   ν' = 2·po·V/R·T,   Δν = ν - ν' = (V/R·T)·(p - po) = 0.64mol.   → (4p)
d. Se introduce ulterior in vas o cantitate de oxigen (μO2 = 32g/mol), considerat gaz ideal, pana cand presiunea amestecului rezultat revine la valoarea initiala p. Determinati masa de oxigen introdusa.
Rezolvare:   p·v = (ν - Δν + νO2)·R·T,   &O2 = p·v/R·T - (ν - Δν),
mO2 = [ p·v/R·T - (ν - Δν)]·μO2 ≅ 20.5g.   → (4p)
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
termod.iunie.III.2017 O cantitate ν = 1 mol de gaz ideal monoatomic
(Cv = 1.5·R) avand in starea initiala temperatura T1 = 300 K sufera procesul ciclic reprezentat in coordonate V - T in figura alaturata. Caldura primita de gaz in transformarea
1 → 2 este Q12 = 24930 J. Se da ln5 = 1.6.
termod.iunie.III.a.2017 a. Reprezentati succesiunea de transformari in coordonate p - V.
Pentru repezentarea succesiunilor de transformari → (3p).


b. Calculati valoarea energiei interne a gazului in starea 3.
Rezolvare:   U3 = ν·CV·T3, starea 1 este situata pe izoterma 3 → 1, deci
T3 = T1,   U3 ≅ 3.7kJ.   → (4p)
c. Calculati valoarea temperaturii maxime atinse pe ciclu.
Din grafic Tmax = T2, iar transformarea de la 1 la 2 este o transformare izobara.
Q12 = ν·Cp(T2 - T1) = ν·(CV + R)·(T2 - T1)
T2 = Q12/ν·(CV + R) + T1 = 1500K.   → (4p)
d. Determinati valoarea lucrului mecanic cedat de gaz in transformarea 3 → 1
L31 = ν·R·T1·lnV2/V1,   V2/T2 = V1/T1 V2/V1 = T2/T1,
L31 = ν·R·T1·lnT2/T1 = - 4kJ.   → (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