ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

Transcript

1 ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΕΝΔΟΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΥΡΙΑΚΗ 23 ΝΟΕΜΒΡΙΟΥ 2008 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΕΞΙ (6) ΘΕΜΑ 1ο A) Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. 1. Μία ορισμένη ποσότητα ιδανικού αερίου θερμαίνεται μέχρι ο όγκος και η πίεσή του να διπλασιαστούν. Τότε η θερμοκρασία του αερίου: α) θα διπλασιαστεί β) θα υποδιπλασιαστεί γ) θα τετραπλασιαστεί δ) θα υποτετραπλασιαστεί 2. Ορισμένη ποσότητα ιδανικού αερίου εκτελεί ισόθερμη αντιστρεπτή εκτόνωση από την κατάσταση Α(P 1, 1, T) στην κατάσταση Β(P 2, 2 1, T). α) Η πίεση του αερίου στην κατάσταση Β είναι P 2 = 2 P 1 β) Επειδή η θερμοκρασία παραμένει σταθερή, το αέριο δεν απορροφά θερμότητα από το περιβάλλον του. γ) Η ενέργεια που μεταφέρεται από το αέριο στο περιβάλλον του με τη μορφή έργου προέρχεται από τη μείωση της εσωτερικής του ενέργειας. δ) Η ενεργός ταχύτητα των μορίων του αερίου μεταβάλλεται ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

2 ΑΡΧΗ 2ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ 3. Ορισμένη ποσότητα ιδανικού αερίου εκτελεί ισόχωρη αντιστρεπτή μεταβολή οπότε η μέση κινητική ενέργεια των μορίων του αερίου διπλασιάζεται. Κατά τη μεταβολή αυτή: α) Η πίεση του αερίου υποδιπλασιάζεται β) Η ενεργός ταχύτητα των μορίων του αερίου διπλασιάζεται γ) Η εσωτερική ενέργεια του αερίου διπλασιάζεται δ) Ο πρώτος θερμοδυναμικός νόμος γράφεται Q = W 4. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή για την αντιστρεπτή μεταβολή ενός αερίου : α) Όταν το αέριο εκτονώνεται το έργο του είναι θετικό. β) Όταν η πίεση του αερίου δεν μεταβάλλεται το έργο του είναι μηδέν. γ) Τα αέρια παράγουν έργο μόνο στις αντιστρεπτές μεταβολές. δ) Σε μια αντιστρεπτή μεταβολή το έργο του αερίου μπορεί να υπολογιστεί από το διάγραμμα P - Τ ) Να αντιστοιχίσετε κατάλληλα τις αντιστρεπτές μεταβολές της αριστερής στήλης με τα έργα της δεξιάς στήλης: i) Ισόχωρη 1. W = nr (T τελ - Τ αρχ ) ii) Ισόθερμη Ραρχ αρχ Ρ 2. W = τελ τελ γ -1 iii) Ισοβαρής 3. Το εμβαδό που περικλείεται από την κλειστή καμπύλη στο διάγραμμα P -. iv) Αδιαβατική 4. W = 0 v) Κυκλική 5. W = n R T ln τελ αρχ ΤΕΛΟΣ 2ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

3 ΑΡΧΗ 3ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΘΕΜΑ 2ο 1. Μία ποσότητα ιδανικού αερίου μεταβαίνει από την κατάσταση Α(Ρ Α, Τ Α, ρ Α ) στην κατάσταση Β (Ρ Β, Τ Β, ρ Β ). Δείξτε ότι ισχύει: P P A = (ρ: η πυκνότητα του αερίου) T ρ T ρ A A 2. Στο διπλανό διάγραμμα παριστάνονται δύο ισοβαρείς μεταβολές μίας ορισμένης ποσότητας ιδανικού αερίου που αντιστοιχούν σε δύο πιέσεις Ρ 1 και Ρ 2. Ποια από τις πιέσεις είναι μεγαλύτερη; Δικαιολογήστε την απάντησή σας. ΤΕΛΟΣ 3ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ 3. Στο διάγραμμα U-T του σχήματος U απεικονίζεται η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας U σε συνάρτηση (α) με την απόλυτη θερμοκρασία Τ, για δύο διαφορετικές ποσότητες του ίδιου (β) ιδανικού μονοατομικού αερίου. Ποια από τις δύο γραφικές παραστάσεις T αντιστοιχεί στη μικρότερη ποσότητα του αερίου; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. 4. Σε ορισμένη ποσότητα ιδανικού αερίου προσφέρεται το ίδιο ποσό θερμότητας α) υπό σταθερό όγκο β) υπό σταθερή πίεση Σε ποια περίπτωση αυξάνεται περισσότερο η ενεργός ταχύτητα των μορίων του αερίου; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. P 2 P 1 T

4 ΑΡΧΗ 4ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ 5. Να αποδείξετε ότι σε όλες τις ισοβαρείς θερμάνσεις ορισμένης μάζας ιδανικού αερίου, που πραγματοποιούνται μεταξύ των θερμοκρασιών Τ 1 και Τ 2 (Τ 1 < Τ 2 ), τα έργα είναι ίδια. ΘΕΜΑ 3ο Ιδανικό αέριο βρίσκεται στην κατάσταση Α όπου έχει πίεση P Α = 10 5 Ν/m 2 και όγκο A = 16 lit. Το αέριο εκτονώνεται ισόθερμα (Α Β) ώστε η πίεσή του να γίνει το μισό της αρχικής. Στη συνέχεια ψύχεται με σταθερό όγκο (Β Γ), ώστε η θερμοκρασία του να γίνει το 1/4 της αρχικής, μετά συμπιέζεται ισοβαρώς (Γ Δ) οπότε ο όγκος του γίνεται ίσος με τον αρχικό όγκο A και τελικά, θερμαίνεται ισόχωρα (Δ Α) και επανέρχεται στην κατάσταση Α. α) Να παρασταθεί η κυκλική μεταβολή του αερίου σε διάγραμμα Ρ- Μονάδες 6 β) Να βρεθεί ο λόγος των ενεργών ταχυτήτων του αερίου στις υ2 Α καταστάσεις Α και Γ υ2 Γ γ) Να βρεθούν οι λόγοι T και Δ Μονάδες 6 A ΤΓ δ) Να βρεθεί το ολικό έργο που παράγεται σε κάθε κύκλο (Δίνονται: Cv = 3 R και ln2 = 11 ) 2 16 Μονάδες 8 ΘΕΜΑ 4ο Ιδανικό μονοατομικό αέριο βρίσκεται στην κατάσταση ισορροπίας Α (Ρ Α, A = 1l, T A = 100K) και υφίσταται τις παρακάτω διαδοχικές μεταβολές: ΑΒ: ισοβαρής εκτόνωση, μέχρι να διπλασιαστεί ο όγκος του αερίου ΒΓ: ισόθερμη εκτόνωση, μέχρι να υποδιπλασιαστεί η πίεση του αερίου ΤΕΛΟΣ 4ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

5 ΑΡΧΗ 5ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΓΔ: ισόχωρη ψύξη μέχρι την αρχική θερμοκρασία του α) Να σχεδιάσετε τις παραπάνω μεταβολές σε διάγραμμα Ρ- Μονάδες 4 β) Να υπολογίσετε την πίεση του αερίου στην κατάσταση Α, τον όγκο του στην κατάσταση Γ και την πίεσή του στην κατάσταση Δ. Μονάδες 6 γ) Αν η μέση τιμή της κινητικής ενέργειας των μορίων του αερίου στην κατάσταση Α είναι J ποια είναι η μέση τιμή της κινητικής ενέργειας των μορίων του στην κατάσταση Β; Μονάδες 4 δ) Να υπολογίσετε το λόγο ΔU Α Γ / ΔU Γ Δ Μονάδες 4 ε) Να υπολογίσετε το έργο και τη θερμότητα που αντάλλαξε συνολικά το αέριο με το περιβάλλον του, κατά τη μετάβασή του από την κατάσταση Α στην κατάσταση Δ. Μονάδες 7 Ο αριθμός των mol του αερίου είναι n = 2/R (S.I.) και η ειδική γραμμομοριακή θερμότητα υπό σταθερό όγκο είναι C v = 3R/2. Δίνεται: ln2 = 0,7 και R = 8,314 Joule mol K ΟΔΗΓΙΕΣ (για τους εξεταζόμενους) 1. Στο τετράδιο να γράψετε μόνο τα προκαταρκτικά (ημερομηνία, κατεύθυνση, εξεταζόμενο μάθημα). Να μην αντιγράψετε τα θέματα στο τετράδιο. 2. Να γράψετε το ονοματεπώνυμό σας στο πάνω μέρος των φωτοαντιγράφων, αμέσως μόλις σας παραδοθούν. Καμιά άλλη σημείωση δεν επιτρέπεται να γράψετε. Κατά την αποχώρησή σας να παραδώσετε μαζί με το τετράδιο και τα φωτοαντίγραφα. 3. Να απαντήσετε στο τετράδιό σας σε όλα τα θέματα. ΤΕΛΟΣ 5ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

6 ΑΡΧΗ 6ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ 4. Να γράψετε τις απαντήσεις σας μόνο με μπλε ή μόνο με μαύρο στυλό. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μολύβι μόνο για σχέδια, διαγράμματα και πίνακες. 5. Κάθε απάντηση επιστημονικά τεκμηριωμένη είναι αποδεκτή. 6. Διάρκεια εξέτασης: τρεις (3) ώρες μετά τη διανομή των φωτοαντιγράφων. 7. Χρόνος δυνατής αποχώρησης: μία (1) ώρα μετά τη διανομή των θεμάτων. ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΤΕΛΟΣ ΜΗΝΥΜΑΤΟΣ ΤΕΛΟΣ 6ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ