Bacalaureat fizica

Termodinamica iunie 2018
filiera tehnologica







image3





Examenul de bacalaureat national 2018

Proba E. d)
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 2
Se considera: numarul lui Avogadro NA = 6,02·1023mol-1, constanta gazelor ideale R = 8.31J/mol·K. 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 fiind cele utilizate in manualele de fizica unitatea de masura din SI a marimii exprimate prin raportul p·V/T este:
a. J·mol·K-1;    b. J·mol-1·K;    c. J·K-1;    d. J·mol-1.    (3p)
Raspuns:   c.    → (3p)
2. Doua corpuri, avand masele egale si confectionate din acelasi material, se afla la temperaturile initiale t1 = - 8°C, respectiv t2 = 72°C. Corpurile sunt puse în contact. Temperatura finala de echilibru este:
a. 0 °C;    b. 32 °C;    c. 36 °C;    d. 40 °C.    (3p)
Raspuns:   b. Qp = Qc,   m·c(t - t1) = m·c(t2 - t)   t = (t1 + t2)/2 = 32oC.  → (3p)
3. O cantitate data de gaz ideal efectueaza o transformare la volum constant. Notam cu Q - caldura primita de gaz, cu L - lucrul mecanic efectuat de gaz, respectiv cu ΔU - variatia energiei interne a gazului. In aceasta transformare sunt valabile relatiile:
a. Q = - L si ΔU = 0;    b. L = - ΔU si Q = 0;    c. Q = L si ΔU = 0;    d. Q = ΔU si L = 0.    (3p)
Raspuns:   d.    → (3p)
4. O cantitate data de gaz aflata la 300 K este incalzita la presiune constanta, astfel incat volumul sau se dubleaza. Temperatura finala a gazului este:
a. 300 K;    b. 450 K;    c. 600 K;    d. 900 K.    (3p)
Raspuns:   c. V1/T1 = 2·V1/T2   T2 = 2T1 = 600K.   → (3p)
termo.iunie2018.I.5.f.teh
5. Un gaz ideal parcurge succesiunea de transformari de stare reprezentate in figura alaturata. Temperatura maxima este atinsa in starea:
a. 1;    b. 2;    c. 3;    d. 4.    (3p)
Raspuns:   d.    → (3p)
II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un vas cilindric cu sectiunea S = 831 cm2 si lungimea L = 60 cm, inchis la ambele capete, contine heliu (μ = 4g/mol) la presiunea p0 = 105 N/m2 si la temperatura t = 27°C. Se introduce heliu, aflat la t = 27°C, in cilindru, pana cand presiunea heliului devine p = 3·105 N/m2. Calculati:
a. cantitatea initiala de heliu din cilindru;
Rezolvare:  p0·S·L = ν·R·T,   ν = p0·S·L/R·T
ν = (105N/m2·10-4m2·0.6m/8.31J/mol·K·300K = 2mol.    → (4p)
b. densitatea initiala a heliului din cilindru;
Rezolvare:  p0·V = m·R·T/μ,   ρ = m/V = p0·μ/R·T
ρ = 105N/m2·410-3kg/mol/8.31J/mol·K·300K ≅ 0.16kg/m3.     → (4p)
c. masa de heliu care s-a introdus suplimentar in vasul cilindric;
Rezolvare:   p·S·L = (m + Δm)·R·T/μ = m·R·T/μ + Δm)·R·T/μ·R·T/μ
Δm = p·S·L·μ/R·T - ν·μ = 16g.    → (4p)
d. temperatura la care trebuie adus gazul rezultat prin introducerea cantitatii suplimentare de heliu pentru ca presiunea sa devina p' = 2,5·105 N/m2.
Rezolvare:   p'/T' = p/T,   T' = (p'/p)T = 250K.    → (3p)
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
termo.iunie.2018.III.f.teh termo.iunie.2018.III.a.f.teh
O cantitate de gaz ideal monoatomic (CV = 1.5·R) parcurge succesiunea de transformari reprezentata in coordonate p - V in figura alaturata. In starile 1 si 3 gazul se afla la aceeasi temperatura. Se cunosc parametrii p1 = 105 Pa si
V1 = 30 dm3.
a. Reprezentati succesiunea de transformari in coordonate p - T.
Rezolvare:  Succesiunea de transformari este reprezentata in figura a)    → (4p)
b. Calculati caldura schimbata de gaz cu mediul exterior pe transformarea
1 - 2.
Rezolvare:  Qp = ν·Cp(T2 - T1) = ν(CV + R)(T2 - T1) = 2.5·ν·R(T2 - T1) = 2.5(ν·R·T2 - ν·R·T1)
Qp = 2.5(p1)·V1/3 - p1)·V1) = - (5/3)·p1)·V1 = - 5000J.    → (4p)
c. Calculati variatia energiei interne a gazului pe transformarea 2 - 3. Rezolvare:  T3 = T1,  ΔU23 = ν·CV(T3 - T2) = 1.5(ν·R·T1 - ν·R·T2) = 3p1·V1 = 3000J.     → (3p)
d. Calculati lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior in decursul transformarii 1 - 2 - 3.
Rezolvare:  L123 = L12 + L23 = L12 + 0 = L12
L12 = p1·(V1/3 - V1) = - (2/3)p1·V1 = - 2000J.     → (4p)
transf.izobara
student.book logo
Harta site-ului
placeholder
Boltzmann1 transf.izocora
transf.izobara
termodinamica.1