ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Σχετικά έγγραφα
ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΕΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΘΕΩΡΙΑ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΑΕΡΙΟ VAN DER WAALS ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Άσκηση 2.2. Ιδανικό αέριο διαστέλλεται ακολουθώντας τη διαδικασία PV 2 =const. Θερμαίνεται ή ψύχε- ται? (n=1 mole)

ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΩΡΙΑ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΚΕΝΤΡΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΔΟΥΑΡΔΟΥ ΛΑΓΑΝΑ Ph.D. Λεωφ. Κηφισίας 56, Αμπελόκηποι, Αθήνα Τηλ.: ,

2 ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ - ΕNTΡΟΠΙΑ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

Φυσική Κατεύθυνσης Β Λυκείου.

MIKΡΕΣ ΟΠΕΣ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ


V (β) Αν κατά τη μεταβολή ΓΑ μεταφέρεται θερμότητα 22J από το αέριο στο περιβάλλον, να βρεθεί το έργο W ΓA.

διαιρούμε με το εμβαδό Α 2 του εμβόλου (1)

ΜΑΝΩΛΗ ΡΙΤΣΑ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Τράπεζα θεμάτων. Δ Θέμα ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

EΡΓΟ-ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ-ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Φυσική Προσανατολισμού Β Λυκείου Κεφάλαιο 2 ο. Σύντομη Θεωρία

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ B' ΛΥΚΕΙΟΥ 15/11/2009

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΘΕΜΑ 1 Ο

Επανάληψη των Κεφαλαίων 1 και 2 Φυσικής Γ Έσπερινού Κατεύθυνσης

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. κινητική + + δυναμική

ΛΥΣΕΙΣ. µεταφορική κινητική ενέργεια του K η θερµοκρασία του αερίου πρέπει να: β) τετραπλασιαστεί δ) υποτετραπλασιαστεί (Μονάδες 5) δ) 0 J

Υπεύθυνοι Καθηγητές: Γκαραγκουνούλης Ι., Κοέν Ρ., Κυριτσάκας Β. B ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΙΔΑΝΙΚΑ ΑΕΡΙΑ/ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Φυσική Προσανατολισμού Β Λυκείου Κυριακή 6 Μαρτίου 2016 Θέμα Α

2. Ασκήσεις Θερµοδυναµικής

ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΙΣΟΧΩΡΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ

ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΚΡΟΥΣΕΙΣ- ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ-ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. κινητική + + δυναμική

Προσανατολισμού Θερμοδυναμική

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΥΤΕΡΟ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΘΕΜΑ 4

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ

Δύναμη F F=m*a kgm/s 2. N = W / t 1 J / s = 1 Watt ( W ) 1 HP ~ 76 kp*m / s ~ 746 W. 1 PS ~ 75 kp*m / s ~ 736 W. 1 τεχνική ατμόσφαιρα 1 at

ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ. α. Χρησιμοποιώντας τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο έχουμε : J J J

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

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΚΑΤΑΝΟΜΕΣ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΘΕΡΜΙΚΕΣ & ΨΥΚΤΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΘΕΩΡΙΑ

ΜΑΝΩΛΗ ΡΙΤΣΑ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Τράπεζα θεμάτων. Β Θέμα ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΑΕΡΙΩΝ

ΝΟΜΟΙ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Ζήτημα 1 0. Επώνυμο... Όνομα... Αγρίνιο 1/3/2015. Επιλέξτε τη σωστή απάντηση

ΜΑΝΩΛΗ ΡΙΤΣΑ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Τράπεζα θεμάτων. Β Θέμα ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

2.60 ακαριαία. σιγά σιγά

ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ. Μονάδες - Τάξεις μεγέθους

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ. Διάρκεια εξέτασης: 7.200sec (& κάθε ένα μετράει ) ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ:

11 η Διάλεξη Κινητική θεωρία των αερίων, Κίνηση Brown, Διάχυση. Φίλιππος Φαρμάκης Επ. Καθηγητής. Εισαγωγικά

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Μηχανική ενέργεια Εσωτερική ενέργεια:

Θερμοδυναμική. Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής

1ος Θερμοδυναμικός Νόμος

Μεταβολή Q, W, ΔU Παρατηρήσεις (3) ) Q = nrt ln V 1. W = Q = nrt ln U = 0 (5). Q = nc V T (8) W = 0 (9) U = nc V T (10)

Παρουσίαση Εννοιών στη Φυσική της Β Λυκείου. Κεφάλαιο Πρώτο Ενότητα: Θερμοδυναμική

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Θερμοδυναμική. Μη Αντιστρεπτότητα και ο 2ος Θ.ν. Διδάσκων : Καθηγητής Γ.

Κατά την αδιαβατική αντιστρεπτή µεταβολή ενός ιδανικού αερίου, η πίεση του αερίου αυξάνεται. Στην περίπτωση αυτή

Α. Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα σε κάθε αριθμό το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Επαναληπτικό Χριστουγέννων Β Λυκείου

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Μηχανική ενέργεια Εσωτερική ενέργεια:

Ο πρώτος νόμος. Είδη συστημάτων. Ανταλλαγή ύλης και ενέργειας με το περιβάλλον

Α3. Όταν η πίεση ορισμένης ποσότητας ιδανικού αερίου διπλασιάζεται υπό σταθερή θερμοκρασία, τότε η μέση κινητική ενέργεια των μορίων του αερίου:

Διαγώνισμα B Λυκείου Σάββατο 09 Μαρτίου 2019

3ο ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Θερµοδυναµική/Ιδανικά Αέρια. Ενδεικτικές Λύσεις. Θέµα Α

α. 0 β. mωr/2 γ. mωr δ. 2mωR (Μονάδες 5) γ) στην ισόθερμη εκτόνωση δ) στην ισόχωρη ψύξη (Μονάδες 5)

Σχέσεις µεταξύ θερµοδυναµικών παραµέτρων σε κλειστά συστήµατα σταθερής σύστασης

Μεταβολή Q, W, ΔU Παρατηρήσεις (3) ) Q = nrt ln V 1. W = Q = nrt ln U = 0 (5). Q = nc V T (8) W = 0 (9) U = nc V T (10)

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ-ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

ΕΝΤΡΟΠΙΑ-2ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ-ΚΥΚΛΟΣ CARNOT

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ-2 ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ

2. Ασκήσεις Θερμοδυναμικής. Ομάδα Γ.

- 31 Ερωτήσεις Αξιολόγησης για ΤΕΣΤ Θεωρίας.

2. Ορισµένη µάζα ενός ιδανικού αερίου πραγµατοποιεί τις παρακάτω

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

Πρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος

ΦΥΣΙΚΗ. , με την οποία βάλλεται το σώμα. γ) Είναι ανάλογη του χρόνου κίνησης. δ) Δίνεται από τον τύπο y υ0

. ΠΡΩΤΟΣ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ

Θερμοδυναμική. Ενότητα 3: Ασκήσεις στη Θερμοδυναμική. Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. κινητική. δυναμική

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Α. και d B οι πυκνότητα του αερίου στις καταστάσεις Α και Β αντίστοιχα, τότε

Ενθαλπία. Ηενθαλπία (Η) συστήµατος ορίζεται ως: Η=U+pV

Θεωρία και Μεθοδολογία

Physics by Chris Simopoulos

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. 1ος Θερμοδυναμικός Νόμος. Σύστημα. Αλληλεπίδραση Συστήματος-Περιβάλλοντος ΕΡΓΟ. f(p k, k =1...N)=0

KATANOMEΣ- ΚΑΤΑΝΟΜΗ MAXWELL ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β' ΛΥΚΕΙΟΥ

ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ

* Επειδή μόνο η μεταφορά θερμότητας έχει νόημα, είτε συμβολίζεται με dq, είτε με Q, είναι το ίδιο.

ΒΑΘΜΟΣ = θ - θ. Οι πιο διαδεδομένες θερμομετρικές κλίμακες είναι: ΒΑΘΜΟΣ της θερμομετρικής μας κλίμακας είναι το μέγεθος

Επαναληπτικό ιαγώνισµα Β Τάξης Λυκείου Κυριακή 7 Μάη 2017 Κυκλική Κίνηση-Ορµή-Θερµοδυναµική

ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΑΞΗ : Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2016

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

Ημερομηνία: Παρασκευή 05 Ιανουαρίου 2018 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΤΡΙΤΗ 25 ΜΑΪΟΥ 2004

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 8: Θερμοχωρητικότητα Χημικό δυναμικό και ισορροπία. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Για τα έργα και που παράγει το αέριο κατά τις διαδρομές και, αντίστοιχα, ισχύει η σχέση: α. β. γ. δ. Μονάδες 5. p A B O V

Transcript:

693 946778 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1

ΑΣΚΗΣΗ 1 ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 Ιδανικό αέριο περιέχεται σε όγκο 1 δοχείου συνολικού όγκου με θερμομονωτικά τοιχώματα. Στο υπόλοιπο κομμάτι του δοχείου υπάρχει κενό και οι δύο χώροι χωρίζονται με διάφραγμα. α) Το διάφραγμα αφαιρείται και το αέριο εκτονώνεται για να γεμίσει όλο το δοχείο. Εάν η αρχική θερμοκρασία ήταν Τ, ποια η τελική θερμοκρασία; β) Μία μικρή οπή ανοίγεται στο τοίχωμα μεταξύ των δύο μερών, επιτρέποντας την διάχυση του αερίου από το ένα μέρος στο άλλο, μέχρι το σύστημα να φτάσει σε ισορροπία. Ποια είναι η τελική θερμοκρασία; Αρχικά I 1,T II α) Η μεταβολή του ιδανικού αερίου είναι αδιαβατική εκτόνωση. (Q = 0). Η εσωτερική ενέργεια του συστήματος δεν αλλάζει γιατί δεν υπάρχει παραγωγή έργου και συνεπώς η θερμοκρασία θα παραμείνει σταθερή, άρα η τελική θερμοκρασία είναι Τ.

693 946778 Αρχικά I 1,T II β) Όταν ανοιχθεί η οπή το αέριο διαχέεται προς το μέρος που είναι κενό μέχρι οι συγκεντρώσεις να εξισωθούν. Όμοια, κατά την διάρκεια της διαδικασίας, η εσωτερική ενέργεια του συστήματος παραμένει σταθερή και συνεπώς και η θερμοκρασία. Προσοχή αυτό συμβαίνει μόνο στα ιδανικά αέρια όπου η εσωτερική ενέργεια του αερίου εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία. Στις ασκήσεις με τις οπές που κάναμε στο κεφάλαιο 1 ενότητα 4 όπως η άσκηση 4.4 μας έδινε δεδομένο ότι η θερμοκρασία διατηρείται. Εφόσον το δοχείο δεν ανταλλάσει θερμότητα με το περιβάλλον (δηλαδή έχει αδιαβατικά τοιχώματα) για ιδανικό αέριο, είμαστε πλέον σε θέση να εξηγήσουμε γιατί τελικά η θερμοκρασία παραμένει σταθερή και συνεπώς μπορεί να μην είναι δεδομένο αυτό. 3

ΑΣΚΗΣΗ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 Εξετάστε αν αέριο (ν = 1mole) που διαστέλλεται, θερμαίνεται ή ψύχεται και υπολογίστε τη γραμμομοριακή θερμοχωρητικότητα του όταν: α) P = const β) P = const γ) P = α 3, α σταθερά, δίνεται το C (θέμα 1/9/007) Αν το αέριο είναι μονοατομικό και οι διαστάσεις των μορίων είναι πολύ μικρότερες με τον όγκο του δοχείου τότε το αέριο μπορεί να θεωρηθεί ιδανικό. Άρα ισχύει: 1 P RT P RT Η θερμοχωρητικότητα υπολογίζεται από την σχέση: U U d C P dt T dt C 0 Στην περίπτωση ιδανικού αερίου η d C C P dt (1) εσωτερική ενέργεια έχει εξάρτηση μόνο από την θερμοκρασία. 4

693 946778 α) PRT P const T const ( ) d T const d T 0 Td dt 0 dt Αφού T T T T d > 0 dt < 0 ψύξη Εφόσον το αέριο διαστέλλεται, δηλαδή αυξάνει ο όγκος, θα πρέπει η θερμοκρασία να ελαττώνεται (ψύξη), ώστε πράγματι το γινόμενο T να είναι σταθερό. Για την θερμοχωρητικότητα θα έχουμε: d C C P dt d C C P C P dt Άρα T PRT C C R 5

β) Αφού ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 PRT T P const const (3 ) T T T T d const d 0 d dt 0 dt T T T T d > 0 dt > 0 θέρμανση Εφόσον το αέριο διαστέλλεται, θα πρέπει η θερμοκρασία επίσης να αυξάνει, ώστε πράγματι να ισχύει η σχέση (3). Για την θερμοχωρητικότητα θα έχουμε: d C C P dt d P C C P C dt T Άρα PRT C C R 6

693 946778 γ) 3 4 (4 ) T T T 1 d const d 0 4 d dt 0 dt 4T Αφού 4 4 5 4 P PRT 3 P const const T T 4 T 4 T d > 0 dt > 0 θέρμανση Εφόσον το αέριο διαστέλλεται, θα πρέπει η θερμοκρασία επίσης να αυξάνει, ώστε πράγματι να ισχύει η σχέση (4). Για την θερμοχωρητικότητα θα έχουμε: d C C P dt C C P d C dt Άρα 1 P 4 T PRT 1 C C R 4 7

693 946778 ΑΣΚΗΣΗ 3 Εξετάστε αν ιδανικό αέριο (ν = 1mole) που διαστέλλεται, πότε θερμαίνεται και πότε ψύχεται σε μια πολυτροπική διαδικασία για τις διάφορες τιμές του s και υπολογίστε τη γραμμομοριακή θερμοχωρητικότητα. Στις πολυτροπικές διαδικασίες με χρήση του 1 ου θερμοδυναμικού νόμου απαιτώντας η θερμοχωρητικότητα να είναι σταθερή προέκυψε η σχέση: PRT s s1 P const T const Αφού s1 s1 s s1 d T const dt 0 s 1T d dt 0 dt T s 1 T s1 T T s1 Όταν s > 1 d > 0 dt< 0 ψύξη Όταν s < 1 d > 0 dt > 0 θέρμανση 8

C Άρα Για την θερμοχωρητικότητα θα έχουμε: Για ιδανικό αέριο 1 P C C P C T s 1 s 1 T ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 C C P dt PRT d 1 C C R s1 P s 1 C R sc C R CP C R C sc C sc C s C s 1 s 1 s 1 s 1 s 1 P C d dt T s 1 Επειδή για ιδανικό αέριο ισχύει: Άρα C s C s 1 CP C R CP C R C C CP C P R 1 C Άρα C s s 1 1 R 9

693 946778 ΑΣΚΗΣΗ 4 Αποδείξτε το Νόμο του Poisson για την αδιαβατική μεταβολή από τον 1 ο θερμοδυναμικό Νόμο. Στην αδιάβατη μεταβολή το αέριο δεν ανταλλάσει θερμότητα με το περιβάλλον του: Q du W δq = 0 P RT 0 CvdT Pd R 1 C dt R d dt d v 0 1 0 C RT CvdT d 0 dt T d 1 0 lnt 1 ln const T PRT 1 const P const Εξίσωση αδιαβατικής 10

ΑΣΚΗΣΗ 5 ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 Αποδείξτε το Νόμο του Poisson με χρήση μικροσκοπικών σχέσεων. Αδιαβατική εκτόνωση υ ε dp < 0 dt < 0 d > 0 Υποθέσεις Το δοχείο είναι θερμικά μονωμένο και επομένως δεν υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον. Υπό την επίδραση των μορίων το έμβολο κινείται με ταχύτητα υ ε (υ ε 0). Για να διασφαλίσουμε ότι η μεταβολή. Οι κρούσεις τον μορίων είναι ελαστικές με τα τοιχώματα του δοχείου. Αιτιολογία Για να χαρακτηριστεί η μεταβολή αδιαβατική. Υπό την επίδραση των μορίων το έμβολο κινείται με ταχύτητα υε (υε 0). Για να διασφαλίσουμε ότι η μεταβολή είναι αντιστρεπτή. Ιδανικό αέριο 11

υ αρ χ Σύστημα Σύστημα Μετασχηματισμοί Γαλιλαίου O: O: z Ο y x υ τελ z Ο y x υ ε Στις συνιστώσες μπορούν να γραφούν:,x,x,y,y,z,z,x,x,y,y,z,z Ακίνητο σύστημα Σύστημα κινούμενο Με σταθερή ταχύτητα υ ε Επειδή η κρούση είναι η ελαστική από,x,x Α.Δ.Ο προκύπτει στο σύστημα Ο : Άρα θα έχουμε,x,x,x,x Λόγω συμμετρίας μας ενδιαφέρει μόνο ο x άξονας. ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 1

693 946778 Η μεταβολή της κινητικής ενέργειας κάθε μορίου με την κρούση του στα τοιχώματα του δοχείου θα είναι: 1 1 1 1 m,x m,x m,x m,x 1 1 m,x 4,x m,x 0 αφού (υ ε 0) m,x,x x Στο ιδανικό αερίο η ενέργεια είναι ίση με την κινητική ενέργεια των μορίων και επομένως για 1 μόριο θα έχουμε: d m 1 x Ο αριθμός των σωματιδίων που συγκρούονται με το έμβολο μέσα σε χρόνο dt είναι: dn ns dt x Συγκέντρωση n = N/ 13

693 946778 Άρα η ενέργεια που χάνεται θα είναι: x x x x d m ns dt mn S dt mnd dx: μετατόπιση εμβόλου d: μεταβολή όγκου του δοχέίου Η μέση ενέργεια που χάνεται θα είναι ίση με την μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του αερίου και επομένως: du mnd x όμως x kt m x xf ( x )d x 0 14

693 946778 Και επομένως: d du nktd NkT (1) Για ένα ιδανικό αέριο με i βαθμούς ελευθερίας η εσωτερική ενέργεια από το θεώρημα ισοκατανομής της ενέργειας θα ισούται με: kt k U in du in dt () k d i dt d Άρα από (1) και () προκύπτει: in dt NkT 0 T επειδή C i C i i P 1 Ολοκληρώνοντας την προηγούμενη σχέση έχουμε dt d 1 0 T 1 ln T 1 ln const ln T const 1 1 T PRT 1 const P const Εξίσωση Poisson 15

ΑΣΚΗΣΗ 6 Η κατάσταση ιδανικού αερίου μεταβάλλεται σύμφωνα με το νόμο P = λ με λ σταθερά. Αν ο όγκος του αερίου ήταν o γίνει κo υπολογίστε (α) την αύξηση της εσωτερικής ενέργειας ΔU (β) το έργο W που εκτελεί το αέριο (γ) και την θερμοχωρητικότητα Θεωρείστε Cv και R δεδομένα. PRT P T dt d R R Η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας είναι: Άρα, ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 R C 1 C du CdT C d d d R R 1 k k o o U d k 1 1 1 1 o o 16

693 946778 Το απειροστό έργο θα είναι: W Pd d ko o W d k 1 o Για την θερμοχωρητικότητα θα έχουμε: d C C P dt Όμως δείξαμε ότι: d R P R dt d P P R dt Άρα θα έχουμε: C C R 17

ΑΣΚΗΣΗ 7 ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 Στο επόμενο διάγραμμα θερμότητας Q έργου W οι κλίμακες για το έργο και την θερμότητα είναι οι ίδιες. Οι τρεις ευθείες αντιστοιχούν σε μια ισόθερμη και σε δυο ισοβαρείς διαδικασίες ενός ιδανικού αερίου. Να βρεθεί σε ποια διαδικασία αντιστοιχεί η κάθε ευθεία καθώς και οι ατομικότητες για τις δυο ισοβαρείς διαδικασίες. Να υποθέσετε ότι όλες οι διαδικασίες πραγματοποιούνται σε θερμοκρασίες δωματίου. Η γωνία που σχηματίζει η καμπύλη (1) με τον άξονα Q είναι 45 o, ενώ οι αντίστοιχες γωνίες για τις καμπύλες () και (3) είναι 1.08 o και 13.98 o αντίστοιχα. W 1 3 Q Στην ισόθερμη μεταβολή, προκύπτει από τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο ότι Q = W. Επομένως η καμπύλη 1 αντιστοιχεί σε ισόθερμη μεταβολή. Στις ισοβαρείς μεταβολές ισχύει δq = νc p dt, δw = Pd =νrdt, επομένως στο διάγραμμα W Q θα έχουμε ότι: C i p R W R tan tan Q C i P 18

Για θ = 1.8 ο προκύπτει tanθ = 0.4 που αντιστοιχεί σε i = 3. Άρα, η καμπύλη αντιστοιχεί σε ισοβαρής μεταβολή μονοατομικού ιδανικού αερίου. Για θ = 17.4 ο προκύπτει tanθ = 0.49 που αντιστοιχεί σε i = 6. Για θερμοκρασίες δωματίου οι ταλαντωτικοί βαθμοί ελευθερίας δεν είναι διεγερμένοι, αυτό έχει ως αποτέλεσμα για τόσους πολλούς βαθμούς ελευθερίας σε τέτοιες θερμοκρασίες, η καμπύλη 3 να περιγράφει πολυατομικό αερίου καθώς έχει περισσότερους από δύο περιστροφικούς βαθμούς ελευθερίας. ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 19