ΕΠΩΝΥΜΟ:... ΤΣΙΜΙΣΚΗ &ΚΑΡΟΛΟΥ ΝΤΗΛ ΓΩΝΙΑ THΛ: 270727 222594 ΑΡΤΑΚΗΣ 12 - Κ. ΤΟΥΜΠΑ THΛ: 919113 949422 ΟΝΟΜΑ:... ΤΜΗΜΑ:... ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ:... www.syghrono.gr ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ B' ΛΥΚΕΙΟΥ 15/11/2009 ΖΗΤΗΜΑ 1 ο Α. Για τις παρακάτω προτάσεις 1-4 να γράψετε το γράμμα α, β, γ ή δ, που αντιστοιχεί στην σωστή απάντηση 1. Σε μια ισοβαρή θέρμανση ιδανικού αερίου α. αυξάνεται ο όγκος του αερίου β. αυξάνεται η πίεση του αερίου γ. δεν μεταβάλλεται ο όγκος του αερίου δ. μειώνεται ο όγκος του αερίου 2. Σε μια ισόχωρη ψύξη ιδανικού αερίου α. η πίεση του αερίου αυξάνεται β. η ενεργός ταχύτητα των μορίων του αερίου μειώνεται γ. η μέση κινητική ενέργεια των μορίων του αερίου παραμένει σταθερή δ. το πηλίκο του όγκου προς την απόλυτο θερμοκρασία παραμένει σταθερό 3. Σε μια ισόθερμη συμπίεση ιδανικού αερίου α. ο όγκος παραμένει σταθερός β. η πίεση του αερίου αυξάνεται γ. η εσωτερική ενέργεια των μορίων αυξάνεται δ. το έργο του αερίου είναι μηδέν
4. Σε μια αδιαβατική συμπίεση ιδανικού αερίου α. η μεταβολή στην εσωτερική ενέργεια του αερίου είναι μηδέν β. το έργο του αερίου είναι μηδέν γ. η θερμότητα του αερίου είναι μηδέν δ. η ενεργός ταχύτητα των μορίων μένει σταθερή Β. Στην παρακάτω ερώτηση 5 να γράψετε στο τετράδιό σας το γράμμα κάθε πρότασης και δίπλα σε κάθε γράμμα τη λέξη Σωστό για τη σωστή πρόταση και τη λέξη Λάθος για τη λανθασμένη. 5. α. Τα μόρια ενός ιδανικού αερίου συγκρούονται ελαστικά με τα τοιχώματα του δοχείου β. Ένα σύστημα που δεν βρίσκεται σε θερμοδυναμική ισορροπία μπορεί να παρασταθεί γραφικά από ένα σημείο γ. Η εσωτερική ενέργεια αερίου εξαρτάται από τον όγκο που καταλαμβάνει το αέριο δ. Σε σύστημα που βρίσκεται σε θερμοδυναμική ισορροπία, η πίεση στα τοιχώματα του δοχείου είναι μεγαλύτερη από την πίεση στο κέντρο του δοχείου ε. Μια μη αντιστρεπτή μεταβολή παριστάνεται σε μια γραφική παράσταση από μια συνεχή γραμμή ΖΗΤΗΜΑ 2 ο Α. Ένα ιδανικό αέριο εκτελεί αδιαβατική εκτόνωση από κατάσταση Α σε κατάσταση Β. 1. Να κάνετε το διάγραμμα p-v της μεταβολής και να γράψετε τον νόμο των αερίων που την περιγράφει 2. Να γράψετε τη μορφή που παίρνει ο 1 ος Θερμοδυναμικός νόμος σε μια αδιαβατική μεταβολή και να εξηγήσετε γιατί μια αδιαβατική εκτόνωση είναι υποχρεωτικά και αδιαβατική ψύξη 8 μονάδες
Β. Στο διπλανό σχήμα φαίνεται η κυκλική μεταβολή που υφίσταται ιδανικό αέριο, όπου : ΑΒ: ισόχωρη θέρμανση ΒΓ: ισοβαρής εκτόνωση ΓΔ: αδιαβατική εκτόνωση ΔΕ: ισόχωρη ψύξη ΕΑ: ισόθερμη συμπίεση Να συμπληρώσετε τον παρακάτω πίνακα με τα πρόσημα των μεγεθών (+, - ή 0 ) για κάθε μεταβολή του αερίου Μεταβολή Δp ΔV ΔΤ ΔU W Q ΑΒ ΒΓ ΓΔ ΔΕ ΕΑ ΑΒΓΔΕΑ 9 μονάδες Γ. Ιδανικό μονοατομικό αέριο (Cv=3R/2) απορροφά ποσό θερμότητας Q και εκτονώνεται ισοβαρώς. Συνεπώς 1. παράγει έργο ίσο με W=2Q/5 2. η μεταβολή στην εσωτερική του ενέργεια είναι ΔU=3Q/5 Εξετάστε αν οι παραπάνω δύο προτάσεις είναι σωστές ή λάθος αιτιολογώντας τις απαντήσεις σας 8 μονάδες
ΖΗΤΗΜΑ 3o (Ο διάδοχος του Uri Geller) Ένας επίδοξος διάδοχος του Uri Geller εκτελεί το παρακάτω «μαγικό» πείραμα: Διαθέτει ένα κατακόρυφο κυλινδρικό δοχείο γεμάτο με μονοατομικό αέριο, το οποίο έχει στο πάνω μέρος του, έμβολο βάρους w=2ν και εμβαδού Α=10-5 m 2, που μπορεί να κινείται χωρίς τριβές. Το έμβολο αρχικά ισορροπεί σε ύψος h=10cm. Ο mentalist παίρνει μία πετσέτα, τυλίγει με αυτήν το δοχείο και με «τη δύναμη του μυαλού του» θερμαίνει το δοχείο, με αποτέλεσμα το έμβολο (*** με ένα «μαγικό» τρόπο ***) να αρχίσει να ανεβαίνει από μόνο του και να ισορροπήσει σε νέο ύψος h =30cm. Αν η ατμοσφαιρική πίεση είναι p atm =10 5 N/m 2, να βρεθεί : 1. Ο όγκος που καταλαμβάνει το αέριο καθώς και η πίεση του αερίου στην αρχική κατάσταση 2. Το έργο που παράγεται από το αέριο κατά τη μετακίνηση του εμβόλου 3. Ο λόγος της μέσης κινητικής ενέργειας των μορίων στην τελική κατάσταση, προς τη μέση κινητική ενέργεια των μορίων στην αρχική 4. Αν η μεταβολή στην θερμοκρασία είναι ΔΤ=200Κ, ποια η τιμή της αρχικής και τελικής απολύτου θερμοκρασίας; 2 ***Επεξήγηση του τεχνάσματος*** Δεν υπάρχει μαγικός τρόπος: O mentalist γνωρίζει από νόμους αερίων και έχει ζεστάνει από πιο πριν την πετσέτα, ενώ το δοχείο το είχε στην κατάψυξη, ώστε το αέριο να βρίσκεται αρχικά σε χαμηλή θερμοκρασία. Τυλίγοντας το δοχείο με τη ζεστή πετσέτα, αυξάνει τη θερμοκρασία του αερίου, κάνοντάς το να αυξήσει τον όγκο του και να μετακινήσει το έμβολο.
ΖΗΤΗΜΑ 4 ο Ορισμένη ποσότητα ιδανικού και μονοατομικού αερίου (Cv=3R/2),που αρχικά βρίσκεται στην κατάσταση Α, με πίεση P 0 και όγκο V 0, υποβάλλεται στις εξής διαδοχικές μεταβολές 1. Εκτονώνεται ισοβαρώς μέχρι μια κατάσταση Β με όγκο 4V 0 2. Ψύχεται ισόχωρα μέχρι την κατάσταση Γ, 3. Επιστρέφει ισόθερμα στην αρχική κατάσταση Α Α. Να σχεδιάσετε τα διαγράμματα p-v, V-T και p-t των παραπάνω μεταβολών Β. Να υπολογίσετε το έργο και τη θερμότητα κάθε μεταβολής Γ. Να βρείτε τον λόγο της εσωτερικής ενέργειας στην κατάσταση Α προς την εσωτερική ενέργεια στην κατάσταση Β Δ. Να βρείτε τον λόγο των ενεργών ταχυτήτων στην κατάσταση Β προς την κατάσταση Α. Δίνονται P 0 =8x10 5 Ν/m 2, V 0 =2x10-3 m 3, ln2=0,7 2