Φυσική Κατεύθυνσης Β Λυκείου.

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Φυσική Κατεύθυνσης Β Λυκείου."

Ήλιόδωρος Παπανικολάου
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Φυσική Κατεύθυνσης Λυκείου. Διαγώνισμα στην Θερμοδυναμική. Ζήτημα 1 o. ) Να επιλέξτε την σωστή απάντηση. 1) Ορισμένη ποσότητα ιδανικού αερίου μεταβάλλεται από κατάσταση σε κατάσταση. Τότε: α) Η μεταβολή του αερίου θα είναι ισόχωρη, αν η θερμοκρασία του αερίου παραμένει σταθερή. β) Η μεταβολή του αερίου θα είναι ισόθερμη, αν η ενεργός ταχύτητα των μορίων του αερίου παραμένει σταθερή. γ) Η θερμοκρασία του αερίου θα παραμένει σταθερή, αν το αέριο καθώς εκτονώνεται δεν ανταλλάσει θερμότητα με το περιβάλλον του. δ) Η θερμοκρασία του αερίου θα μεταβάλλεται, αν το αέριο καθώς εκτονώνεται, η θερμότητα που απορροφά από το περιβάλλον του µετατρέπεται εξ ολοκλήρου σε μηχανικό έργο. (4 μόρια) 2) Ιδανικό αέριο εκτελεί ισοβαρή μεταβολή υπό πίεση 1 και από κατάσταση με θερμοκρασία Τ1, σε κατάσταση με θερμοκρασία Τ2. 2 Δ 1 T1 T2 Η ίδια ποσότητα αερίου εκτελεί άλλη ισοβαρή μεταβολή υπό πίεση 2=21 και από κατάσταση με θερμοκρασία Τ1, σε κατάσταση Δ με θερμοκρασία Τ2. Τότε: α) Η μεταβολή στην εσωτερική ενέργεια κατά τη μεταβολή Δ θα είναι διπλάσια της μεταβολής εσωτερικής ενέργειας κατά τη μεταβολή. β) Το έργο του αερίου κατά τη μεταβολή Δ θα είναι διπλάσιο του έργου κατά τη μεταβολή. γ) Η θερμότητα που απορροφά το αέριο κατά τη μεταβολή Δ, θα είναι διπλάσια της θερμότητας κατά τη μεταβολή. δ) Το έργο του αερίου κατά τη μεταβολή Δ θα είναι ίσο με το έργο κατά τη μεταβο- Φροντιστήριο Φάσμα 1

2 λή. (4 μόρια) 3) α) Η εσωτερική ενέργεια ενός ιδανικού αερίου είναι ίση με το άθροισμα των ενεργειών των μορίων του αερίου λόγω της αλληλεπίδρασης τους. β) Η εσωτερική ενέργεια ενός ιδανικού αερίου εκφράζεται από τη σχέση U = 3/2.K. T, όπου Κ η σταθερά Boltzmann. γ) Η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας ενέργειας ενός ιδανικού αερίου εξαρτάται από τον τρόπο που έγινε η μεταβολή. δ) Η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας ενός θερμοδυναμικού συστήματος εξαρτάται μόνο από την αρχική και την τελική κατάσταση του συστήματος. (4 μόρια) 4) α) Σύμφωνα με το δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο υπάρχει περίπτωση να κατασκευαστεί θερμική μηχανή της οποίας ο συντελεστής απόδοσης να ισούται με την μονάδα. β) Μηχανή στην οποία ο συντελεστής απόδοσης είναι ίσος με τη μονάδα είναι η μηχανή Carnot. γ) Οι βενζινοκινητήρες έχουν μεγαλύτερη απόδοση από τους πετρελαιοκινητήρες. δ) Σε μια μηχανή Carnot, όσο μεγαλώνουμε τη θερμοκρασία Τh, τόσο θα μεγαλώνει ο συντελεστής απόδοσης της μηχανής. (4 μόρια). 5) Υποθέτουμε θερμική μηχανή να λειτουργεί εκτελώντας τη παρακάτω κυκλική αντιστρεπτή μεταβολή. 1) Ισοβαρής εκτόνωση από την κατάσταση στην κατάσταση. 2) διαβατική εκτόνωση. 3) διαβατική συμπίεση. Τότε: α) Κατά την διάρκεια της κυκλικής μεταβολής, η συνολική μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας είναι διάφορη του μηδενός. β) Κατά τη μεταβολή η μηχανή θα αποβάλλει θερμότητα στο περιβάλλον. γ) Ο συντελεστής απόδοσης της μηχανής είναι ίσος με μηδέν. δ) Δεν μπορεί να υπάρχει η παραπάνω θερμική μηχανή γιατί ο συντελεστής απόδοσης της μηχανής θα είναι ίσος με e=1, γεγονός που έρχεται σε αντίθεση με το 2 ο θερμοδυναμικό νόμο. (4 μόρια) ) Στις παρακάτω ερωτήσεις να απαντήσετε με σωστό ή λάθος. 1) Μια μεταβολή θα λέγεται αντιστρεπτή αν υπάρχει δυνατότητα επαναφοράς συστήματος και περιβάλλοντος στην αρχική τους κατάσταση. ( 1 μόριο ) Φροντιστήριο Φάσμα 2

3 2) Ο 10ς Θερμοδυναμικός νόμος εκφράζει την αρχή διατήρησης της ενέργειας στη θερμοδυναμική. ( 1 μόριο ) 3) Η ειδική γραμμομοριακή θερμότητα εκφράζει το ποσό θερμότητας που πρέπει να προσφερθεί σε 1gr σώματος για να αυξηθεί η θερμοκρασία του κατά ένα βαθμό κέλβιν. ( 1 μόριο ) 4) CP Η τιμή του λόγου C για τα πραγματικά αέρια εξαρτάται μόνο από την ατομικότητα του αερίου. ( 1 μόριο ) 5) Θερμικές μηχανές είναι οι διατάξεις οι οποίες μετατρέπουν το μηχανικό έργο σε θερμότητα. ( 1 μόριο ) Ζήτημα 20 A) Στις παρακάτω ερωτήσεις να απαντήσετε με σωστό ή λάθος δίνοντας την κατάλληλη αιτιολόγηση. 1) Ορισμένη ποσότητα ιδανικού αερίου με n=1/r mol εκτελεί τη κυκλική μεταβολή που φαίνεται στο σχήμα. 1 A B ν η μεταβολή εσωτερικής ενέργειας κατά τη μεταβολή είναι ίση με 300 j και η θερμοκρασία Τ1=200Κ, τότε: T1 T2 α) Κατά την ισόχωρη μεταβολή η μεταβολή εσωτερικής ενέργειας θα είναι ίση με (-300 j). β) Κατά την ισοβαρή μεταβολή το αέριο απορροφά θερμότητα Q=500j. γ) Η θερμοκρασία Τ2 είναι ίση με 400Κ. δ) Το έργο κατά την ισόθερμη μεταβολή είναι ίσο με W=-140j Δίνεται CP=(5/2). R, C=(3/2). R, ln2=0,7 ( 7 μόρια ) 2) Στο διάγραμμα P- φαίνεται η κυκλική μεταβολή κύκλου Carnot. Η υψηλή θερμοκρασία του κύκλου είναι Th και η χαμηλή ΤC. Το αέριο κατά τη μεταβολή απορροφά θερμότητα QAB=1400j από το περιβάλλον, ενώ κατά τη μεταβολή Δ αποβάλλει θερμότητα 350j τότε: α) Ο συντελεστής απόδοσης του κύκλου είναι ίσος με 0,25. Φροντιστήριο Φάσμα 3

4 β) Η θερμοκρασία Τh είναι τετραπλάσια της θερμοκρασίας Τc. γ) ν κατά την αδιαβατική εκτόνωση παράγεται έργο ίσο με 450j, η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας κατά τη μεταβολή Δ θα είναι 450j.(7 μόρια) 3) Ορισμένη ποσότητα ιδανικού αερίου μεταβάλλεται αδιαβατικά από την κατάσταση στην κατάσταση. Κατά τη διάρκεια της μεταβολής ισχύει: P. γ = Ν. m 3. Τότε: α) Ο αδιαβατικός συντελεστής γ- θα είναι ίσος με γ=5/3. β) ν ο όγκος στη κατάσταση είναι A=8m 3, η πίεση στην κατάσταση θα είναι ίση με = Ν/m 2. γ) ν η πίεση του αερίου στην κατάσταση γίνεται 32 φορές μικρότερη της πίεσης του αερίου στην κατάσταση, τότε το έργο του αερίου θα είναι: W= j. (7 μόρια) B) Να αποδείξετε ότι αν ένα αέριο συμπιέζεται αδιαβατικά,ταυτόχρονα η θερμοκρασία του θα μεγαλώνει. ( 4 μόρια ) Ζήτημα 3 ο Ορισμένη ποσότητα ιδανικού μονοατομικού αερίου εκτελεί την κυκλική μεταβολή που φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα (N/m 2 ) (m 3 ) α) Να αποδείξετε ότι η εσωτερική ενέργεια του αερίου στην κατάσταση, είναι ίση με την εσωτερική ενέργεια του αερίου στην κατάσταση. β) Να υπολογιστεί ο συντελεστής απόδοσης θερμικής μηχανής η οποία δουλεύει σύμφωνα με τον παραπάνω κύκλο. Φροντιστήριο Φάσμα 4

5 γ) ν η ενεργός ταχύτητα των μορίων του αερίου στην κατάσταση είναι m/sec, να βρεθεί η ενεργός ταχύτητα στην κατάσταση. δ) ν η συχνότητα της μηχανής f=10ηz, να βρεθεί ο ρυθμός με τον οποίο απορροφά ενέργεια από το περιβάλλον. Δίνεται C = 3 2 R, Cp = 5 R (25 μόρια) 2 Zήτημα 4 ο Ορισμένη ποσότητα αερίου με n = 1 mol, μιας θερμικής μηχανής βρίσκεται αρχικά R σε κατάσταση και εκτελεί τις παρακάτω διαδοχικές αντιστρεπτές μεταβολές: : Ισόθερμη εκτόνωση μέχρι ο όγκος του αερίου να γίνει ίσος με B=4A. : Ισόχωρη ψύξη μέχρι την κατάσταση. : διαβατική μεταβολή μέχρι την αρχική του κατάσταση. α) Σε άξονες P- να κατασκευάσετε το ποιοτικό διάγραμμα της μεταβολής. β) ν η απόλυτη θερμοκρασία στην κατάσταση () είναι Τ =1000Κ, να βρεθεί η α- πόλυτη θερμοκρασία στην κατάσταση (). γ) Να υπολογίσετε το συντελεστή απόδοσης της θερμικής μηχανής. δ) Nα βρεθούν τα έργα στις επί μέρους μεταβολές και να αποδειχθεί ότι ισχύει το θεώρημα Carnot. Δίνονται: γ = 3 2, Cv = 2R και lη2 = 0,7 (25 μόρια) Καλή Επιτυχία!!! Φροντιστήριο Φάσμα 5

Σχετικά έγγραφα

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / B ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ Μ.-ΑΓΙΑΝΝΙΩΤΑΚΗ ΑΝ.-ΠΟΥΛΗ Κ.

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / B ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 01-03-2015 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ Μ.-ΑΓΙΑΝΝΙΩΤΑΚΗ ΑΝ.-ΠΟΥΛΗ Κ. ΘΕΜΑ Α Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς