Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Transcript

1 ΜΘΗΜ / ΤΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΛΥΚΕΙΟΥ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙ: ΣΕΙΡ: (ΛΥΣΕΙΣ) ΘΕΜ Οδηγία: Να γάψετε στο τετάδιό σας τον αιθμό καθεμιάς από τις παακάτω εωτήσεις -4 και δίπλα το γάμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.. Σε μια ισόθεμη αντιστεπτή μεταβολή οισμένης ποσότητας αείου: α) Η πίεση του αείου είναι αντιστόφως ανάλογη του όγκου του. β) Η απόλυτη θεμοκασία του αείου είναι αντιστόφως ανάλογη της πίεσης. γ) Ο όγκος του αείου είναι ανάλογος της απόλυτης θεμοκασίας του. δ) Η πίεση του αείου είναι ανάλογη της απόλυτης θεμοκασίας του. ( Μονάδες ). Η θεμοκασία ενός αείου είναι θ = 7 ο C. Θεμαίνουμε το αέιο υπό σταθεή πίεση έως ότου ο όγκος του να διπλασιαστεί. Η νέα θεμοκασία του αείου είναι: α) θ = 4 ο C β) θ = 7 ο C γ) θ = 7 ο C δ) θ = 37 ο C ( Μονάδες ) 3. Μακοσκοπικά ιδανικό αέιο ονομάζεται το αέιο: α) που υπακούει στους τεις νόμους των αείων σε οποιεσδήποτε συνθήκες και αν βίσκεται. β) για το οποίο δεν ισχύει η καταστατική εξίσωση ακιβώς σε όλες τις πιέσεις και τις θεμοκασίες. γ) για το οποίο δεν ισχύει η καταστατική εξίσωση, αλλά ισχύουν οι τεις νόμοι των αείων σε οποιεσδήποτε συνθήκες και αν βίσκεται. δ) για το οποίο δεν ισχύουν οι τεις νόμοι των αείων, αλλά ισχύει η καταστατική εξίσωση ακιβώς σε όλες τις πιέσεις και τις θεμοκασίες. ( Μονάδες ).4 Οισμένη ποσότητα ιδανικού αείου υφίσταται την μεταβολή που απεικονίζεται στο διπλανό διάγαμμα. Η μεταβολή είναι: α) ισοβαής ψύξη β) ισόχωη ψύξη γ) ισόθεμη εκτόνωση δ) ισοβαής εκτόνωση V Τ ( Μονάδες ) Σελίδα από 9

2 . Οδηγία: Να γάψετε στο τετάδιό σας το γάμμα κάθε πότασης και δίπλα σε κάθε γάμμα τη λέξη Σωστό, για τη σωστή πόταση, και τη λέξη Λάθος, για τη λανθασμένη. α) Δύο όμοια ιδανικά αέια που βίσκονται στην ίδια πίεση και στην ίδια θεμοκασία έχουν την ίδια πυκνότητα. β) Κατά τη ισόχωη θέμανση οισμένης ποσότητας αείου έχουμε αύξηση της πίεσης του. γ) ν κατά τη διάκεια μιας μεταβολής οισμένης ποσότητας αείου η πίεση πααμένει V σταθεή, τότε το πηλίκο πααμένει επίσης σταθεό. T δ) Η καταστατική εξίσωση εφαμόζεται για κάθε διαφοετική κατάσταση ενός ιδανικού αείου ακόμα και αν μεταβάλλεται η μάζα του. ε) Κατά την ισόθεμη μεταβολή οισμένης ποσότητας ιδανικού αείου η πίεση του αείου είναι ανάλογη του όγκου του.. α),.δ), 3.α), 4.δ). α) Σ β) Σ γ) Σ δ) Σ ε) Λ ( Μονάδες ) ΘΕΜ. Στο παακάτω διάγαμμα πίεσης () σε συνάτηση με την απόλυτη θεμοκασία (Τ) παιστάνονται δύο ισόχωες μεταβολές της ίδιας ποσότητας αείου. Για τις τιμές των όγκων V και V ισχύει: V n= σταθεό V Ο T α) V = V β) V > V γ) V < V Σελίδα από 9

3 Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας. Σωστή απάντηση η γ: ( Μονάδες 3) V V Ο Τ Τ Όπως φαίνεται από το διάγαμμα στην ίδια θεμοκασία Τ αντιστοιχούν πιέσεις και αντίστοιχα, για τις οποίες ισχύει >. Συνεπώς: > ή nrt nrt V V V V V >V. Σε μια μεταβολή οισμένης ποσότητας ιδανικού αείου, η πυκνότητα του αείου πααμένει σταθεή. ν η απόλυτη θεμοκασία του αείου διπλασιαστεί, η πίεσή του: α) θα διπλασιαστεί β) θα υποδιπλασιαστεί, γ) θα πααμείνει σταθεή. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας. Σωστή απάντηση η α: πό την σχέση RT ποκύπτει ότι : RT () και RT () Διαιώντας κατά μέλη τις εξισώσεις () και () ποκύπτει: T ή T T T = ( Μονάδες ) Σελίδα 3 από 9

4 3. Ιδανικό μονατομικό αέιο συμπιέζεται ισόθεμα στο μισό του αχικού του όγκου. Η ενεγός ταχύτητα των μοίων του αείου: α) διπλασιάζεται, β) υποδιπλασιάζεται, γ) πααμένει σταθεή. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας. Σωστή απάντηση η γ: Η ενεγώς ταχύτητα των μοίων ενός αείου δίνεται από την σχέση: ( Μονάδες ) 3RT υ εν Όπως φαίνεται από την σχέση η ενεγώς ταχύτητα εξατάται μόνο από την απόλυτη θεμοκασία του αείου και το είδος του. Εφόσον η μεταβολή είναι ισόθεμη, παά την μεταβολή του όγκου του αείου, η ενεγώς ταχύτητα του πααμένει σταθεή. ΘΕΜ Γ Οισμένη ποσότητα ιδανικού αείου βίσκεται σε κατάσταση θεμοδυναμικής ισοοπίας με πίεση = 4 0 Ν/m, όγκο V = 0L και θεμοκασία T = 00 K. Το αέιο εκτονώνεται ισόθεμα στην κατάσταση μέχι ο όγκος του να διπλασιαστεί. Στη συνέχεια θεμαίνεται ισόχωα σε κατάσταση Γ μέχι η πίεση του να γίνει ίση με την αχική. Τέλος επανέχεται ισοβαώς στην αχική του κατάσταση. Γ. Να υπολογίσετε την πίεση του αείου στην κατάσταση. Γ. Να υπολογίσετε τη θεμοκασία T Γ του αείου στην κατάσταση Γ. Γ3. Να υπολογίσετε τον λόγο των πυκνοτήτων του αείου στις καταστάσεις και, Γ4. Να πααστήσετε την συνολική μεταβολή σε διαγάμματα -V, -T, V-T. ( Μονάδες 7) Σελίδα 4 από 9

5 Γ. Οι διαδοχικές καταστάσεις από τις οποίες διέχεται το αέιο παιστάνονται στο παακάτω σχεδιάγαμμα. ΚΤΣΤΣΗ ΚΤΣΤΣΗ ΚΤΣΤΣΗ Γ = 4 0 N/m ισόθεμη = ; ισόχωη Γ = 4 0 N/m V = 0 L εκτόνωση V = 0 L θέμανση V Γ = 0 L T = 00 K T = 00 K T Γ = ; ισοβαής συμπίεση-ψύξη : Ισόθεμη εκτόνωση μέχι να γίνει V = V : πό τον νόμο του oyle ποκύπτει: V 4 0 V V ή V Γ. = 0 N/m Γ: Ισόχωη θέμανση μέχι να γίνει Γ = : πό τον νόμο του Charles ποκύπτει: T ΓT Γ Γ TΓ T TΓ Τ Γ = 400 Κ 0 Το σχεδιάγαμμα συμπληωμένο φαίνεται παακάτω. ΚΤΣΤΣΗ ΚΤΣΤΣΗ ΚΤΣΤΣΗ Γ = 4 0 N/m ισόθεμη = 0 Ν/m ισόχωη Γ = 4 0 N/m V = 0 L εκτόνωση V = 0 L θέμανση V Γ = 0 L T = 00 K T = 00 K T Γ = 400 K ισοβαής συμπίεση-ψύξη Σελίδα από 9

6 Γ3. RT πό την σχέση ποκύπτει ότι : () και (). Με διαίεση κατά μέλη των σχέσεων () και () RT RT ποκύπτει: RT T T T ή λαμβάνοντας υπόψη T T RT T ότι Τ = Τ έχουμε: ή Γ4. (0 N/m ) (0 N/m ) 4 Γ 4 Γ V(L) T(K) V(L) 0 Γ T(K) Σελίδα 6 από 9

7 ΘΕΜ Δ Στο κυλινδικό δοχείο του σχήματος το έμβολο μποεί να κινείται ελεύθεα χωίς τιβές, έχει βάος w=40ν και το εμβαδόν της επιφάνειας του ισούται με = 0 cm 0, 3. Στο δοχείο πειέχονται mol ιδανικού αείου R joule ( R σε ) σε θεμοκασία Τ = 400Κ. Το έμβολο ισοοπεί ακίνητο mol k σε ύψος h από την βάση του δοχείου και η ατμοσφαιική πίεση ισούται με ατμ = atm. Δ. Να υπολογίσετε την πίεση του αείου. Δ. Να υπολογίσετε το ύψος h. (Μονάδες 6) (Μονάδες 6) Θεμαίνουμε αγά το αέιο που βίσκεται μέσα στο δοχείο, μέχι η θεμοκασία του να πάει την τιμή T = 600K, με αποτέλεσμα το έμβολο να μετακινηθεί πολύ αγά και να ισοοπήσει τελικά σε νέα θέση. Δ3. Να υπολογίσετε την μετατόπιση του εμβόλου και την μεταβολή του όγκου του αείου. (Μονάδες 7) Δ4. Να πααστήσετε σε βαθμολογημένους άξονες τον όγκο του αείου σε συνάτηση με την απόλυτη θεμοκασία του για την πααπάνω μεταβολή. (Μονάδες 6) Θεωήστε αμελητέα την τιβή και την μεταβολή του όγκου του δοχείου κατά τη μετατόπιση του εμβόλου. Δίνονται: atm = 0 N/m, cm = 0-4 m Δ. F ατμ h w F αε Σελίδα 7 από 9

8 Οι δυνάμεις που δέχεται το έμβολο είναι: το βάος του w η δύναμη από την ατμόσφαια F ατμ η δύναμη από το αέιο F αε Εφόσον το έμβολο ισοοπεί θα ισχύει ΣF = 0 ή F ατμ + w = F αε ή ατμ + w = ή = ατμ + w ή = =, 0 Ν/m ή Δ. Ο όγκος του αείου όπως υπολογίζεται από την καταστατική εξίσωση των ιδανικών αείων θα είναι ίσος με : V = nrt ή 0,3 R 400 nrt V V R V = 0-3 m 3, 0 Όμως ο όγκος του κυλινδικού δοχείου που πειέχει το αέιο V = h, άα -3 V h ή 0 h h -3 = 0, m 0 Δ3. Η μεταβολή στην οποίο υπόκειται το αέιο είναι ισοβαής, άα θα ισχύει V V h h T T T T h = 0,7 m h T h T Συνεπώς η μετατόπιση του εμβόλου θα είναι ίση με: Δh = h h ή Δh = 0,7-0, ή Ο νέος ο όγκος του αείου θα είναι ίσος με : V = h ή V = 0-3 0,7 ή V =, 0-3 m 3. Συνεπώς η μεταβολή του όγκου του αείου θα είναι : h ΔV = V V = 0, 0-3 m 3. Δh h Δh = 0, m είναι ίσος με Σελίδα 8 από 9

9 Δ4. V(m 3 ) 0 () 0 () T(K) Σελίδα 9 από 9