Bacalaureat fizica

Termodinamica iunie 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 2
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 fiind cele utilizate in manualele de fizica, unitatea de masura din S.I. a marimii exprimate prin raportul p·V·μ/R·T este:
a. J·mol·K-1;    b. J·mol-1·K;    c. kg;    d. kg·m3.    (3p)
Raspuns:   c.    → (3p)
2. Caldura necesara pentru a incalzi o bucata de plumb avand masa m = 500 g (cplumb = 125J/kg·K) cu Δt = 20°C este egala cu:
a. 2500 kJ;    b. 1250 kJ;    c. 2500 J;    d. 1250 J.     (3p)
Raspuns:   d. Q = m·cplumb·Δt = 1250J.   → (3p)
3. O cantitate data de gaz ideal se destinde adiabatic dintr-o stare in care temperatura este , pana intr-o stare in care temperatura devine T2. Lucrul mecanic schimbat de gaz cu mediul exterior poate fi exprimat prin:
a. L = ν·C V(T2 - T1);    b. L = ν·C V(T1 - T2);
c. L = ν·Cp(T1 - T2);d. L = ν·Cp(T2 - T1);(3p)
Raspuns:   b. Q = 0, L = - ΔU = - ν·C V(T2 - T1) = ν·C V(T1 - T2).   → (3p)
4. Densitatea unei cantitati date de gaz ideal creste intr-o: a. racire izobara;    b. incalzire izobara;
c. destindere izoterma;    d. incalzire izocora.    (3p)
Raspuns:   a. ρ = p·μ/R·T   → (3p)
termo.iunie2018.I.5.f.teh
5. Un gaz ideal parcurge succesiunea de transformari reprezentate in coordonate p - V in figura alaturata. Transformarea in care gazul primeste caldura, fara sa efectueze lucru mecanic este:
a. 1-2;    b. 2-3;    c. 3-4;    d. 4-1.    (3p)
Raspuns:   b.    → (3p)
II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un cilindru orizontal cu sectiunea S = 831 cm2 si lungimea L = 60 cm, inchis la ambele capete, este impartit in doua compartimente, A si B, printr-un piston subtire, care se poate misca fara frecari. Initial, in cele doua compartimente se afla cantitati egale de azot (μ = 28g/mol) la presiunea p0 = 105 N/m2 si la temperatura t = 27°C. Se introduce in compartimentul A azot la temperatura t = 27°C pana cand presiunea azotului din compartimentul B devine
p = 3·105N/m2. Calculati:
a. volumul initial al compartimentului A;
Rezolvare:
ν1 = ν2, iar p1 = p2 = p0,  V1 = V2 = V/2 = S·L/2 ≅ 0.025m3.  → (3p)
b. cantitatea de azot din compartimentul B;
Rezolvare:  po·V/2 = po·S·L/2 = ν·R·T.
ν = po·S·L/2·R·T = 1mol.    → (4p)
c. distanta x pe care se deplaseaza pistonul;
Rezolvare:  p·S(L/2 - x) = ν·R·T,   X = L/2 - ν·R·T/p·S = 0.2m.   → (4p)
d. masa de azot care s-a introdus suplimentar în compartimentul A.
Rezolvare: p·S(L/2 + x) = (ν + m/μ)R·T,  m = [p·S(L/2 + x)]μ/R·T - ν·μ = 112g.   → (4p)
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
termo.iunie.2018.III.f.t termo.iunie.2018.III.a.f.t
O cantitate ν = 0.24mol
[≅ (2/8.31)mol] de gaz ideal monoatomic
(CV = 1.5·R) evolueaza dupa ciclul termodinamic A - B - C - D - A reprezentat in coordonate p - T in graficul alaturat. In starea A temperatura gazului este
TA = 300K, in starea B TB = 3·TA, iar in starea TD = TB.
a. Reprezentati ciclul termodinamic in coordonate p - V.
Rezolvare:  Se acorda (4p) pentru graficul din figurta a)
b. Determinati variatia energiei interne a gazului in procesul A - B.
Rezolvare: ΔUAB = νCV(TC - TA) = 3·ν·R·TA = 1800J.     → (3p)
c. Calculati lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior intr-un ciclu.
Rezolvare: Ltotal = LAB + LBC + LCD + LDA = LBC + LDA
Ltotal = ν·R(TC - TB) + ν·R(TA - TD) = ν·R(TC - 5·TA)
pB/TB = pA/TA,   pB/pA = TB/TA = 3.
pB/TC = pA/TD,   pB/pA = TC/TD = TC/3·TA,   → TC = 9·TA
Ltotal = 4·ν·R·TA = 2400J.     → (4p)
d. Determinati randamentul unui motor termic ce ar functiona dupa ciclul termodinamic considerat.
Rezolvare: η = Ltotal/(QAB + QBC) = Ltotal/[ΔUAB + ν·Cp(TC - TB)]
QBC = ν·(CV + R)(TC - TB) = 2.5·ν·R·6·TA = 9000J.
Ltotal ≅ 0.222 = 22.2%.     → (4p)
transf.izobara

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