ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β' ΛΥΚΕΙΟΥ

Transcript

1 3-0- ΣΕΙΡΑ Α ΔΙΑΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β' ΛΥΚΕΙΟΥ ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑ ο Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό καθεµιάς από τις παρακάτω ερωτσεις -4 και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστ απάντηση.. Εάν διπλασιάσουµε τον όγκο ορισµένης ποσότητας ιδανικού αερίου διατηρώντας την θερµοκρασία σταθερ τότε: α) η πίεση του αερίου διπλασιάζεται β) η πίεση του αερίου υποδιπλασιάζεται γ) η πίεση του αερίου τετραπλασιάζεται δ) η πίεση του αερίου υποτετραπλασιάζεται. Ορισµένη ποσότητα ιδανικού αερίου υφίσταται την µεταβολ ΑΒ που απεικονίζεται στο διπλανό διάγραµµα. Η µεταβολ ΑΒ είναι: α) ισόχωρη ψύξη Α β) ισόχωρη θέρµανση γ) ισόθερµη εκτόνωση δ) ισοβαρς ψύξη Β Τ 3. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις που αναφέρονται στις αποστάσεις και τις δυνάµεις µεταξύ των µορίων των υλικών είναι σωστ; α) Οι αποστάσεις των µορίων των αερίων είναι πολύ µικρές. β) Οι δυνάµεις µεταξύ των µορίων των υγρών είναι πολύ ισχυρές γ) Οι δυνάµεις µεταξύ των µορίων των στερεών είναι πολύ ισχυρές και οι αποστάσεις πολύ µεγάλες δ) Οι δυνάµεις µεταξύ των µορίων των αερίων είναι πολύ ασθενείς 4. Ορισµένη ποσότητα ιδανικού αερίου θερµαίνεται υπό σταθερ πίεση. Εποµένως: α) αυξάνεται η πυκνότητα του αερίου Σελίδα από 7

2 β) το πηλίκο πίεσης - απόλυτης θερµοκρασίας πριν και µετά τη µεταβολ έχει την ίδια τιµ γ) η µεταβολ παριστάνεται σε διάγραµµα - µε ευθεία παράλληλη στον άξονα των πιέσεων δ) ο όγκος τον οποίο καταλαµβάνει το αέριο αυξάνεται 5. Να χαρακτηρίσετε κάθε µία από τις παρακάτω προτάσεις ως σωστ (Σ) λανθασµένη (Λ). α) Κατά τη ισόθερµη εκτόνωση ορισµένης ποσότητας αερίου έχουµε µείωση της πίεσης του. β) Η µείωση του όγκου ορισµένης ποσότητας αερίου λόγω αύξησης της πίεσης του προκαλεί πάντα µείωση της θερµοκρασίας του αερίου. γ) Κατά την ισόχωρη µεταβολ ορισµένης ποσότητας ιδανικού αερίου η πίεση του αερίου είναι ανάλογη της απόλυτης θερµοκρασίας του. δ) Η ισόχωρη µεταβολ ορισµένης ποσότητας ιδανικού αερίου υπακούει στο νόµο του Charles. ε) Η καταστατικ εξίσωση δεν ισχύει στα αέρια που χαρακτηρίζονται ως ιδανικά.. β. α 3. δ 4. δ 5. α) Σ β) Λ γ) Σ δ) Σ ε) Λ ΘΕΜΑ ο. Στο διπλανό διάγραµµα απεικονίζονται δύο ισοβαρείς µεταβολές (), () ορισµένης ποσότητας ιδανικού αερίου. ια τις πιέσεις, των µεταβολών () και () αντίστοιχα ισχύει: α) > β) < γ) = Να επιλέξετε τη σωστ απάντηση. Σελίδα από 7 (Μονάδες 3)

3 Να αιτιολογσετε την επιλογ σας. Σωστ απάντηση η: β Ισχύουν = nr () = nr () Από τις σχέσεις () και () προκύπτει: = (3) Όµως < Εποµένωςαπό τη σχέση (3) προκύπτει : < <. Στο διπλανό διάγραµµα φαίνεται η πίεση ενός ιδανικού αερίου σε συνάρτηση µε την πυκνότητα για δύο θερµοκρασίες Τ και Τ = 50Κ. Η θερµοκρασία Τ είναι α) 5Κ β) 500Κ γ) 000K (0 5 N/m ) 3 0,05 0, ρ(kg/m 3 ) Να επιλέξετε τη σωστ απάντηση. Να αιτιολογσετε την επιλογ σας. Σωστ απάντηση η: β R Είναι = ρ M (Μονάδες 3) R R ια ρ = ρ έχουµε από το διάγραµµα : = ρ = ρ M M ρ Τ = ρ Τ Τ = Τ Τ = 500Κ 3. Ορισµένη ποσότητα ιδανικού αερίου βρίσκεται στην κατάσταση Α(,, ) και υφίσταται εκτόνωση µέχρι την κατάσταση Β( Β, Β, Β ). Η Σελίδα 3 από 7

4 παραπάνω µεταβολ υπακούει στο νόµο = c, όπου c θετικ σταθερά. ια τις απόλυτες θερµοκρασίες Τ Α, Τ Β ισχύει: α) Τ Α = Τ Β β) Τ Α > Τ Β γ) Τ Α < Τ Β Να δικαιολογσετε την απάντηση σας. Σωστ απάντηση η: γ (Μονάδες 3) Ισχύει: = c nr nr nr nr = = = ΘΕΜΑ 3 ο > = > Ποσότητα mol ιδανικού αέριου (όπου R η παγκόσµια σταθερά των R ιδανικών αερίων σε J/mol K) βρίσκεται στην κατάσταση Α, υπό πίεση 5 N = 3 0 και όγκο =0 m. m Το αέριο εκτελεί διαδοχικά τις παρακάτω µεταβολές: i. ΑΒ: ισοβαρς θέρµανση µέχρι να τετραπλασιαστεί η θερµοκρασία του ii. Β: ισόθερµη συµπίεση µέχρι ο όγκος του να γίνει ίσος µε τον όγκο της κατάστασης Α ( = ) iii Α: ισόχωρη ψύξη µέχρι να επανέλθει στην αρχικ του κατάσταση α) Να υπολογίσετε την αρχικ θερµοκρασία Τ Α του αερίου. β) Να υπολογίσετε τον όγκο του αερίου στην κατάσταση Β και την πίεση του στην κατάσταση. γ) Να σχεδιάσετε τις παραπάνω µεταβολές σε διάγραµµα πίεσης όγκου (- ) και πίεσης θερµοκρασίας (-). Σελίδα 4 από 7 (Μονάδες 8)

5 δ) Να υπολογίσετε τον λόγο των πυκνοττων του αερίου στις καταστάσεις Β ρβ και, ρ. Λύση α) Η καταστατικ εξίσωση του αερίου είναι = nr = nr = 50K 5 β) ια την µεταβολ ΑΒ έχουµε: = = 3 0 N Ακόµα m και = 4 = 600K = = = 4 = 4 0 m ια την µεταβολ Β είναι: = = 0 m και =Τ = 600Κ Β = = = 0 N / m Η µεταβολ Α είναι ισόχωρη ψύξη. 5 Με τα παραπάνω κατασκευάζουµε τον παρακάτω πίνακα Καταστάσεις (0 5 N/m ) (0-3 m 3 ) (K) 3 50 Β γ) Τα διαγράµµατα - και - φαίνονται παρακάτω. 5 (0 N / m ) 5 (0 N / m ) Σελίδα 5 από (0 m ) (K)

6 δ) ια τις πυκνότητες έχουµε: ρβrβ Β ρβ Β = M = = ρ R ρ 4 M ΘΕΜΑ 4 ο Το κατακόρυφο κυλινδρικό δοχείο του σχµατος κλείνεται στο πάνω µέρος µε έµβολο βάρους w και εµβαδού = 0-3 m. Το δοχείο έχει όγκο = 3L και περιέχει n=,5 mol R (όπου R η παγκόσµια σταθερά των ιδανικών αερίων σε J/mol K) αερίου σε θερµοκρασία θ = 7 o C. Στο χώρο γύρω από το δοχείο η ατµοσφαιρικ πίεση είναι ατµ = 0 5 N/m. Να υπολογίσετε: α) την πίεση του αερίου και το µέτρο της δύναµης F που ασκείται από το αέριο κάθετα (και οµοιόµορφα) στο έµβολο. β) το βάρος w του εµβόλου (Μονάδες 7) Θερµαίνουµε αργά το αέριο µέχρι η απόλυτη θερµοκρασία του να γίνει Τ = 400Κ. γ) Να υπολογίσετε τη µεταβολ του όγκου του αερίου και τη µετατόπιση του εµβόλου. δ) Να παραστσετε σε βαθµολογηµένους άξονες τον όγκο του αερίου σε συνάρτηση µε την απόλυτη θερµοκρασία του για την παραπάνω µεταβολ. Θεωρστε αµελητέα την τριβ κατά τη µετατόπιση του εµβόλου. ίνεται: L = 0-3 m 3 Λύση α) Είναι Τ = (7+73)K = 300K Από την καταστατικ εξίσωση των ιδανικών αερίων προκύπτει: Σελίδα 6 από 7

7 nr = nr = Ισχύει =,5 0 5 N/m = F F = F = 300N β) Ισχύει = ατµ + w w = ( - ατµ) w = 00N γ) Η µεταβολ πραγµατοποιείται υπό σταθερ πίεση (ισοβαρς) και εποµένως ισχύει: = = = 4L Η µεταβολ του όγκου είναι: = - =L Είναι = x x = x =0,5m δ) (m 3 ) (K) Σας ευχόµαστε επιτυχία!!! Σελίδα 7 από 7

8 3-0- ΣΕΙΡΑ Β ΔΙΑΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β' ΛΥΚΕΙΟΥ ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑ ο Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό καθεµιάς από τις παρακάτω ερωτσεις -4 και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστ απάντηση.. Εάν διπλασιάσουµε την πίεση ορισµένης ποσότητας ιδανικού αερίου διατηρώντας την θερµοκρασία σταθερ τότε: α) ο όγκος του αερίου διπλασιάζεται β) ο όγκος του αερίου τετραπλασιάζεται γ) ο όγκος του αερίου υποδιπλασιάζεται δ) ο όγκος του αερίου υποτετραπλασιάζεται. Ορισµένη ποσότητα ιδανικού αερίου υφίσταται την µεταβολ ΑΒ που απεικονίζεται στο διπλανό διάγραµµα. Η µεταβολ ΑΒ είναι: α) ισοβαρς ψύξη β) ισόχωρη ψύξη γ) ισόθερµη εκτόνωση δ) ισοβαρς εκτόνωση Τ 3. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις που αναφέρονται στις αποστάσεις και τις δυνάµεις µεταξύ των µορίων των υλικών είναι σωστ; α) Οι αποστάσεις των µορίων των στερεών είναι πολύ µεγάλες. β) Οι δυνάµεις µεταξύ των µορίων των υγρών είναι πολύ ισχυρές. γ) Οι δυνάµεις µεταξύ των µορίων των αερίων είναι πολύ ασθενείς και οι αποστάσεις πολύ µεγάλες. δ) Οι δυνάµεις µεταξύ των µορίων των υγρών είναι πολύ ισχυρές και οι αποστάσεις πολύ µεγάλες. 4. Ορισµένη ποσότητα ιδανικού αερίου ψύχεται υπό σταθερ πίεση. Εποµένως: α) αυξάνεται η πυκνότητα του αερίου Σελίδα από 7

9 β) το πηλίκο πίεσης - απόλυτης θερµοκρασίας πριν και µετά τη µεταβολ έχει την ίδια τιµ γ) ο όγκος τον οποίο καταλαµβάνει το αέριο αυξάνεται δ) η µεταβολ παριστάνεται σε διάγραµµα - µε ευθεία κάθετη στον άξονα του όγκου 5. Να χαρακτηρίσετε κάθε µία από τις παρακάτω προτάσεις ως σωστ (Σ) λανθασµένη (Λ). α) Κατά τη ισόχωρη θέρµανση ορισµένης ποσότητας αερίου έχουµε αύξηση της πίεσης του. β) Η αύξηση του όγκου ορισµένης ποσότητας αερίου λόγω αύξησης της θερµοκρασίας του προκαλεί πάντα µείωση της πίεσης του αερίου. γ) Κατά την ισόθερµη µεταβολ ορισµένης ποσότητας ιδανικού αερίου η πίεση του αερίου είναι ανάλογη του όγκου του. δ) Η ισόβαρς µεταβολ ορισµένης ποσότητας ιδανικού αερίου υπακούει στο νόµο του oyle. ε) Ιδανικό αέριο θεωρείται εκείνο που υπακούει στην καταστατικ εξίσωση σε όλες τις θερµοκρασίες και πιέσεις.. γ. δ 3. γ 4. α 5. α) Σ β) Λ γ) Λ δ) Λ ε) Σ ΘΕΜΑ ο. Στο διπλανό διάγραµµα απεικονίζονται δύο ισόθερµες µεταβολές (), () ορισµένης ποσότητας ιδανικού αερίου. Τ Τ ια τις απόλυτες θερµοκρασίες Τ, Τ των µεταβολών () και () αντίστοιχα ισχύει: α) Τ > Τ β) Τ < Τ γ) Τ = Τ Σελίδα από 7

10 Να επιλέξετε τη σωστ απάντηση. Να αιτιολογσετε την επιλογ σας. Σωστ απάντηση η: β Ισχύουν = nr () = nr () Από τις σχέσεις () και () προκύπτει: Τ = (3) Τ Όµως < Εποµένωςαπό τη σχέση (3) προκύπτει : < Τ <Τ Τ Τ Τ Τ (Μονάδες 3). Στο διπλανό διάγραµµα φαίνεται η πίεση ενός ιδανικού αερίου σε συνάρτηση µε την πυκνότητα για δύο θερµοκρασίες Τ και Τ = 300Κ. Η θερµοκρασία Τ είναι α) 50Κ β) 600Κ γ) 900K (0 5 N/m ) 4 0, ρ(kg/m 3 ) Να επιλέξετε τη σωστ απάντηση. Να αιτιολογσετε την επιλογ σας. Σωστ απάντηση η: α R Είναι = ρ M (Μονάδες 3) R R ια ρ = ρ έχουµε από το διάγραµµα : = ρ = ρ Τ M M = Τ Τ = Τ Τ = 50Κ Σελίδα 3 από 7

11 3. Ορισµένη ποσότητα ιδανικού αερίου βρίσκεται στην κατάσταση Α(,, ) και υφίσταται συµπίεση µέχρι την κατάσταση Β( Β, Β, Β ). Η παραπάνω µεταβολ υπακούει στο νόµο = c, όπου c θετικ σταθερά. ια τις απόλυτες θερµοκρασίες Τ Α, Τ Β ισχύει: α) Τ Α > Τ Β β) Τ Α = Τ Β γ) Τ Α < Τ Β Να δικαιολογσετε την απάντηση σας. Σωστ απάντηση η: α (Μονάδες 3) Ισχύει: = c nr nr nr nr = = = < = < ΘΕΜΑ 3 ο Ποσότητα 5 mol ιδανικού αέριου (όπου R η παγκόσµια σταθερά των R ιδανικών αερίων σε J/mol K) βρίσκεται στην κατάσταση Α, υπό πίεση 5 N = 6 0 και όγκο =0 m. m Το αέριο εκτελεί διαδοχικά τις παρακάτω µεταβολές: i. ΑΒ: ισοβαρς θέρµανση µέχρι να τετραπλασιαστεί η θερµοκρασία του ii. Β: ισόθερµη συµπίεση µέχρι ο όγκος του να γίνει ίσος µε τον όγκο της κατάστασης Α ( = ) iii Α: ισόχωρη ψύξη µέχρι να επανέλθει στην αρχικ του κατάσταση α) Να υπολογίσετε την αρχικ θερµοκρασία Τ Α του αερίου. β) Να υπολογίσετε τον όγκο του αερίου στην κατάσταση Β και την πίεση του στην κατάσταση. Σελίδα 4 από 7

12 γ) Να σχεδιάσετε τις παραπάνω µεταβολές σε διάγραµµα πίεσης όγκου (- ) και πίεσης θερµοκρασίας (-). (Μονάδες 8) δ) Να υπολογίσετε τον λόγο των πυκνοττων του αερίου στις καταστάσεις Β ρβ και, ρ. Λύση α) Η καταστατικ εξίσωση του αερίου είναι = nr = nr = 0K 5 β) ια την µεταβολ ΑΒ έχουµε: = = 6 0 N Ακόµα = = ια την µεταβολ Β είναι: = 4 = 4 0 m = = 0 m και = = = 4 0 N / m 5 m και = 4 = 480K =Τ = 480Κ Η µεταβολ Α είναι ισόχωρη ψύξη. Με τα παραπάνω κατασκευάζουµε τον παρακάτω πίνακα Καταστάσεις (0 5 N/m ) (0-3 m 3 ) (K) 6 0 Β γ) Τα διαγράµµατα - και - φαίνονται παρακάτω. Β 5 (0 N / m ) 5 (0 N / m ) (0 m ) (K) Σελίδα 5 από 7

13 δ) ια τις πυκνότητες έχουµε: ρβrβ Β ρβ Β = M = = ρ R ρ 4 M ΘΕΜΑ 4 ο Το κατακόρυφο κυλινδρικό δοχείο του σχµατος κλείνεται στο πάνω µέρος µε έµβολο βάρους w και εµβαδού = 0-3 m. Το δοχείο έχει όγκο = 4L και περιέχει n= mol R (όπου R η παγκόσµια σταθερά των ιδανικών αερίων σε J/mol K) αερίου σε θερµοκρασία θ = 7 o C. Στο χώρο γύρω από το δοχείο η ατµοσφαιρικ πίεση είναι ατµ = 0 5 N/m. Να υπολογίσετε: α) την πίεση του αερίου και το µέτρο της δύναµης F που ασκείται από το αέριο κάθετα (και οµοιόµορφα) στο έµβολο. β) το βάρος w του εµβόλου (Μονάδες 7) Θερµαίνουµε αργά το αέριο µέχρι η απόλυτη θερµοκρασία του να γίνει Τ = 600Κ. γ) Να υπολογίσετε τη µεταβολ του όγκου του αερίου και τη µετατόπιση του εµβόλου. δ) Να παραστσετε σε βαθµολογηµένους άξονες τον όγκο του αερίου σε συνάρτηση µε την απόλυτη θερµοκρασία του για την παραπάνω µεταβολ. Θεωρστε αµελητέα την τριβ κατά τη µετατόπιση του εµβόλου. ίνεται: L = 0-3 m 3 Λύση α) Είναι Τ = (7+73)K = 400K Από την καταστατικ εξίσωση των ιδανικών αερίων προκύπτει: Σελίδα 6 από 7

14 nr = nr = Ισχύει = 0 5 N/m = F F = F = 400N β) Ισχύει = ατµ + w w = ( - ατµ) w = 00N γ) Η µεταβολ πραγµατοποιείται υπό σταθερ πίεση (ισοβαρς) και εποµένως ισχύει: = = = 6L Η µεταβολ του όγκου είναι: = - =L Είναι = x x = x =m δ) (m 3 ) (K) Σας ευχόµαστε επιτυχία!!! Σελίδα 7 από 7