Bacalaureat fizica
Mecanica Termodinamica Electricitate Optica


Google   



Bacalaureat fizica 2015

Termodinamica 29 mai 2013 filiera tehnologica





Examenul de bacalaureat national 2015
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 5
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. Procesul termodinamic in care caldura primita de o cantitate data de gaz ideal este transformata integral in lucru mecanic este:
a. comprimare izobara;    b. comprimare adiabatica;    c. destindere adiabatica;    d. destindere izoterma.    (3p)
Raspuns:   d.  →(3p)
2. Stiind ca simbolurile marimilor fizice sunt cele utilizate in manualele de fizica, unitatea de masura in S.I. a marimii fizice exprimata prin produsul p·ΔV este:
a. J;    b. J·K;    c. J·mol-1;    d. J·mol.    (3p)
Raspuns:   a.  →(3p)
Rezolvare:  [p]SI·[V]SI = (N/m2)·m3 = N·m = J.   → 3p
3.termod-mai-2015-subI-3 O cantitate de gaz, considerat ideal, este supusa procesului ciclic termodinamic 1-2-3-1, reprezentat in coordonate p - V in figura alaturata. Stiind ca in cursul procesului 3 - 1 variatia energiei interne este nula, relatia dintre temperaturile gazului in starile 1, 2 si 3 este:
a. T1 < T2 = T3    b. T1 > T2 = T3    c. T1 = T3 < T2
d. T1 < T2 > T3     (3p)
Raspuns:   c.  →(3p)
Rezolvare:   ΔU1231 = ΔU12 + ΔU23 + ΔU31 = 0,
ΔU23 + ΔU31 = 0,   ν·CV·(T2 - T1) + ν·CV·(T3 - T2) = 0,     T1 = T3. Din transformarea izocora 23 → p1/T2 = p3/T1. Din figura p1 > p3, rezulta ca T1 < T2
Deci, T1 = T3 < T2
4. Un gaz ideal, aflat la temperatura t1 = 27°C, este incalzit la presiune constanta astfel incat volumul gazului se dubleaza. Temperatura gazului in starea finala este egala cu:
a. T2 = 327 K;    b. T2 = 423 K;    c. T2 = 600 K;    d. T2 = 683 K.    (3p)
Raspuns:   c.  →(3p)
Rezolvare:   V1/T1 = 2V1/T1, de unde T2 = 2T1 = 2(27 + 273)K = 600K.   3p
5. O masa m = 100g de apa (ca = 4,18 J·g-1·K-1) este incalzita cu ΔT = 1K. Caldura necesara acestui proces este egala cu:
a. 41,8 J;    b. 418 J;    c. 4180 J;    d. 41,8kJ.    (3p)
Raspuns:   b.  →(3p)
Rezolvare:   Q = m·c·ΔT,     Q = 100g·4.18J·g-1·K-1)·1K = 418J.     (3p)
II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Un vas cilindric orizontal, inchis la ambele capete, este impartit cu ajutorul unui piston termoizolant, care se poate misca fara frecare, in doua compartimente M si N, de volume VM = 1 dm3 respectiv VN = 2dm3. Gazul din compartimentul M se afla la presiunea pM = 105 Pa, iar gazul din compartimentul N la presiunea pN = 2·105 Pa. Initial gazele se afla la aceeasi temperatura T, iar pistonul este blocat. Considerand cele doua gaze ideale, determinati:
a. raportul dintre numarul de molecule aflate in compartimentul M si numarul de molecule aflate în compartimentul N;
Rezolvare:   mM = μM·NM/NA    mN = μN·NN/NA,
pM·VM = mMRT/μM    pN·VN = mNRT/μN.
pM·VM/pN·VN = (mM /mN)·(μNM) = ( μM·NM/NA)/(μN·NN/NA)·(μNM) = NM/NN,   NM/NN = 1/4 = 0.25. → 4p
b. cantitatea de gaz aflata in compartimentul M, daca temperatura este T = 250K;
Rezolvare:   pM·VM = mMR·T/μM = νM·R·T,    νM = pM·VM/R·T.
νM = (105N/m2·10-3m3)/8.31J·mol-1·K-1·250K = 0.048mol.    → 4p
c. volumul ocupat de gazul din compartimentul M, dupa deblocarea pistonului si stabilirea echilibrului mecanic, stiind ca in timpul procesului temperatura ramane constanta in ambele compertimente;
Rezolvare:   pM·VM = νM·R·T = pV'M
pN·VN = νN·R·T = pV'N,    V'N/V'M = pN·VN/pM·VM,    VM + VN = V'M + V'N
V'M = (VM + VN)/(1 + V'N/V'M) = (VM + VN)/(1 + pN·VN/pM·VM)
V'M = 3·10-3m3/(1 + 2·105Pa·2·10-3m3/105Pa·10-3m3 = 0.6·10-3m3).   → 4p
d. valoarea temperaturii pana la care trebuie incalzit gazul din compartimentul M pentru ca pistonul sa revina in pozitia initiala.
Rezolvare:   p'·VM = νM·R·T',   p'·VN = νN·R·T,   νMN = (VM/VN)·T/T',   pM·VM = νM·R·T,      pN·VN = νN·R·T,   νMN = pM·VM/pN·VN = VM·T/VN·T',    T' = T·pN/pM = 250K·2·105/105 = 500K.   → 3p
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
termod-mai-2015-subIII O cantitate ν = 1 mol de gaz ideal biatomic (CV = 2,5R) efectueaza procesul ciclic 1- 2 - 3 - 1 reprezentat in coordonate p - V in figura alaturata. Temperatura gazului in starea initiala este T1 = 300 K, iar valoarea presiunii in starea 3 este dubla fata de valoarea din starea 1. Determinati:
a. variatia energiei interne a gazului in procesul 3 - 1;
Rezolvare:   p1/T1 = p2/T2,   T2 = 2T1,   V3/T3 = V1/T2,   V3/V1 = T3/T2
O paralela la baza unui triunghi imparte celelalte doua laturi in parti proportionale:
V3/V1 = p2/p1 = 2 → T3/T2 = 2 si T3 = 4T1 = 1200K
ΔU31 = ν·CV·(T1 - T3 = - 18687J.  → 4p
b. lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior in timpul unui ciclu;
Rezolvare:   L1231 = Aria triunghiului1231,    L1231 = B·I/2 = (V3 - V1)·(p3 - p1)/2
L1231 = (V3 - V1)·p1)/2 = (ν·R·T3 - ν·R·T1)/2 = ν·R·T1)/2 =1246,2J.  → 4p
c. randamentul motorului termic care functioneaza dupa procesul 1- 2 - 3 - 1;
η = Lutil/Qp = L1231/[ν·CV·(T2 - T1) + ν·Cp·(T2 - T1)]    Cp = CV + R = 3.5·R,
η = L1231/[ν·R·(2.5·T2 - 2.5·T1) + ν·R·(3.5·T3 - 3.5·T2)] = L1231/9.5ν·R·T1 = 0.0526.   → 4p
d. randamentul unui ciclu Carnot care ar functiona intre temperaturile extreme atinse de gaz in timpul procesului ciclic dat.
ηc = 1 - T1/T3 = 3/4 = 75%.   → 3p






boltzmann
Princ. II al termodinamicii

logo
Bacalaureat fizica

Noutati
Sunt date solutiile la toate subiectele de fizica din anul 2014
Ex:
Mecanica 2014


trans.izocora
dilatarea

sus

« Pagina precedenta      Pagina urmatoare »

Postati:

Facebook widgets   Twitter widgets    Google plus widgets    linkedin