ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Θέμα 1 ο ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ 1--015 1. Ορισμένη ποσότητα ιδανικού αερίου υπόκειται σε μεταβολή κατά τη διάρκεια της οποίας η θερμοκρασία του παραμένει σταθερή, ενώ η πίεση του αυξάνεται. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι η σωστή; Η μεταβολή αυτή ονομάζεται: Α) ισόχωρη θέρμανση Β) ισοβαρής θέρμανση Γ) ισόθερμη συμπίεση Δ) ισόθερμη εκτόνωση. Ο συντελεστής απόδοσης μιας μηχανής Carnot είναι 0,5. Αν διπλασιάσουμε την θερμοκρασία της ψυχρής δεξαμενής και τετραπλασιάσουμε την θερμοκρασία της θερμής δεξαμενής τότε ο συντελεστής απόδοσης θα γίνει Α) 0,75 Β) 0,5 Γ) 0,50 Δ) 0,80 Ποια από τις παραπάνω επιλογές είναι η σωστή;. Σε μια αντιστρεπτή θερμοδυναμική μεταβολή ορισμένη ποσότητα ιδανικού αερίου απορροφά ποσό θερμότητας Q=1000J και παράγει έργο W=800J. Τότε η εσωτερική του ενέργεια: Α) αυξάνεται κατά 00J Β) αυξάνεται κατά 1000J Γ) μειώνεται κατά 00J Δ) μειώνεται κατά 800J Ποια από τις παραπάνω προτάσεις είναι σωστή; 4. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες; Α) Αν κατά τη διάρκεια μιας μεταβολής ορισμένης ποσότητας αερίου η πίεση παραμένει σταθερή, τότε το πηλίκο T V παραμένει σταθερό. Β) Η γραφική παράσταση μιας ισόθερμης μεταβολής σε διάγραμμα p-t είναι ευθεία γραμμή παράλληλη στον άξονα των πιέσεων. Γ) Το απόλυτο μηδέν αντιστοιχεί σε θερμοκρασία -7Κ. Δ) Η μέση κινητική ενέργεια κάθε μορίου ενός ιδανικού αερίου εξαρτάται μόνο από την απόλυτη θερμοκρασία του αερίου. Ε) Η αδιαβατική εκτόνωση είναι μια μεταβολή κατά την οποία το αέριο ψύχεται. Τηλ:1077560 www.methodikal.gr e-mail:contact@methodikal.gr Ανδρέου Δημητρίου 81 & Ακριτών 6 -ΚΑΛΟΓΡΕΖΑ 1

5. Να συμπληρώσετε στα κενά τις κατάλληλες λέξεις Φυσική σημασία προσήμων: Αν W>0 τότε το αέριο. Αν W<0 τότε το αέριο. Αν Q>0 το αέριο.θερμότητα Αν Q<0 το αέριο.θερμότητα Αν ΔU>0 η θερμοκρασία του αερίου.. Αν ΔU<0 η θερμοκρασία του αερίου.. Θέμα ο 1. Αν η θερμοκρασία ενός ιδανικού αερίου μεταβληθεί από 40 ο C σε 80 ο C υπό σταθερή πίεση τότε ο όγκος του: α) Διπλασιάζεται β) Αυξάνεται Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση και να αιτιολογήσετε την επιλογή σας. Μονάδες +. Δύο δοχεία όγκων V 1 = V και V = 5 V αντίστοιχα περιέχουν τον ίδιο αριθμό μορίων του ίδιου ιδανικού αερίου που βρίσκεται σε κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας. Αν οι θερμοκρασίες είναι αντίστοιχα Τ 1 = Τ και Τ = 10Τ Α) Επιλέξτε τη σωστή απάντηση. Η σχέση των πιέσεών τους είναι: α. p 1 = p β. p 1 = p γ. p 1 = p / Β) Αιτιολογήστε την απάντησή σας.. Ορισμένη ποσότητα ιδανικού αερίου ψύχεται υπό σταθερή πίεση. Α) Επιλέξτε τη σωστή απάντηση. Η πυκνότητα του αερίου: α. μένει σταθερή β. αυξάνεται γ. μειώνεται Β) Αιτιολογήστε την απάντησή σας. Μονάδες Μονάδες 4. Να διατυπώσετε τον δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο ( διατυπώσεις) Θέμα ο Δοχείο έχει όγκο V=44,8 lt και περιέχει αέριο Ο σε πρότυπες συνθήκες stp. Να Τηλ:1077560 www.methodikal.gr e-mail:contact@methodikal.gr Ανδρέου Δημητρίου 81 & Ακριτών 6 -ΚΑΛΟΓΡΕΖΑ

υπολογίσετε: Α) τον αριθμό των μορίων του Ο μέσα στο δοχείο. Β) Την των μορίων του Ο Γ) Την μέση κινητική ενέργεια κάθε μορίου. Δ) Την συνολική κινητική ενέργεια των μορίων του Ο. Μονάδες 10 Δίνονται : Ν Α =6,0 10 μόρια/mol, Σχετική μοριακή μάζα Ο : 10 - Κg/mol, R=8,14 J/mol K Θέμα 4 ο Μία ποσότητα n = /R mol (το R είναι αριθμητικά ίσο με τη σταθερά των ιδανικών αερίων εκφρασμένη σε J/(mol.K)) ιδανικού αερίου βρίσκεται στην κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας Α όπου p = 10 5 N/m και Τ Α = 00 K. Στο αέριο γίνονται οι εξής αντιστρεπτές μεταβολές: ΑΒ: ισοβαρής εκτόνωση μέχρι V = V, ΒΓ: ισόχωρη ψύξη μέχρι ΤΓ = ΤΑ ΓΑ: ισόθερμη συμπίεση Α) Να βρεθούν οι όγκοι, οι θερμοκρασίες και οι πιέσεις του αερίου στις καταστάσεις Α, Β και Γ. Μονάδες 6 Β) Να συμπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας. Μεταβολή W (Joule) ΔU (Joule) Q (Joule) ΑΒ ΒΓ ΓΑ Μονάδες 8 Γ) Να γίνουν τα διαγράμματα (σε βαθμολογημένους άξονες) p-v και p-τ για τις παραπάνω μεταβολές. Μονάδες 6 Δ) Αν η παραπάνω κυκλική μεταβολή παριστά τον θερμοδυναμικό κύκλο μιας θερμικής μηχανής να υπολογίσετε τον συντελεστή απόδοσης αυτής της μηχανής. Δίνεται η γραμμομοριακή ειδική θερμότητα υπό σταθερό όγκο C V =R/, ότι ln= 0,7 Τηλ:1077560 www.methodikal.gr e-mail:contact@methodikal.gr Ανδρέου Δημητρίου 81 & Ακριτών 6 -ΚΑΛΟΓΡΕΖΑ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Θέμα 1 ο 1. Γ. Α. Α 4. Α Σωστό, Β Σωστό, Γ Λάθος, Δ Σωστό, Ε Σωστό 5. εκτονώνεται, συμπιέζεται απορροφά, αποβάλλει αυξάνεται, μειώνεται Θέμα ο 1. (β) Οι θερμοκρασίες σε Κέλβιν είναι 40+7=1Κ και 80+7=5Κ. Επειδή η μεταβολή είναι ισοβαρής η θερμοκρασία είναι ανάλογη με τον όγκο. Η απόλυτη θερμοκρασία λοιπόν αυξάνεται άρα αυξάνεται και ο όγκος. Συμπέρασμα βγάζουμε από την στιγμή που οι θερμοκρασίες είναι σε Κέλβιν και όχι σε Κελσίου.. (γ) Επειδή έχουμε τον ίδιο αριθμό μορίων του ίδιου αερίου τότε ο αριθμός των mol θα είναι ίδιος και στα δύο δοχεία. Είναι. (β) p V p V p V p 5V 1 1 1 p1 T T T 10T 1 Επειδή το αέριο ψύχεται υπό σταθερή πίεση τότε, σύμφωνα με το νόμο Gay-Lussac, m ο όγκος θα μειωθεί. Από τον τύπο της πυκνότητας d, επειδή η συνολική μάζα V δεν αλλάζει και ο όγκος μειώνεται συμπεραίνουμε πως η πυκνότητα θα αυξηθεί. p 4. Θεωρία σχολικού βιβλίου. Τηλ:1077560 www.methodikal.gr e-mail:contact@methodikal.gr Ανδρέου Δημητρίου 81 & Ακριτών 6 -ΚΑΛΟΓΡΕΖΑ 4

Θέμα ο Α) Επειδή ο όγκος του αερίου είναι 44,8l σε stp συμπεραίνουμε ότι έχουμε mol αερίου. Άρα n N N N nn 1,046 10 Β) Έχουμε για την ενεργό ταχύτητα RT m 461,. M s Γ) Έχουμε K kt R N T 5,65 10 1 J μόρια 1 Δ) K 1,046 10 5,65 10 6806J Θέμα 4 ο Α) Εφαρμόζουμε την καταστατική εξίσωση για την κατάσταση Α:.R.00 n.r.t P.V n.r.t V V ( R ) m V =.10 m 5 P.10 Στη κατάσταση Β έχουμε Ρ Β =Ρ Α =.10 5 Ν/m επειδή η μεταβολή ΑΒ είναι ισοβαρής και V = V = 6.10 - m. Με εφαρμογή της καταστατικής εξίσωσης για την κατάσταση Β έχουμε: 5 P.V.10.6.10 P.V n.r.t T T K T = 600 K n.r.r R Στην κατάσταση Γ θα έχουμε: V Γ = V = 6.10 - m επειδή η μεταβολή ΒΓ είναι ισόχωρη και Τ Γ = Τ Α = 00 Κ. Για την κατάσταση αυτή εφαρμόζουμε καταστατική εξίσωση: n.r.t.r.00 R N N P.V n.r.t P P P = 10 5 V 6.10 m m Β) Για την ισοβαρή εκτόνωση ΑΒ ισχύουν: Τηλ:1077560 www.methodikal.gr e-mail:contact@methodikal.gr Ανδρέου Δημητρίου 81 & Ακριτών 6 -ΚΑΛΟΓΡΕΖΑ 5

W = P.( V - V ) W = [.10 5 (6.10 - -.10 - )] J = 600 J U nc V U n R(T T ) U R Q ΑΒ = ΔU + W Q h = (600 + 900) J Q = 1500 J. Για την ισόχωρη ψύξη ΒΓ ισχύουν: R (600 00)J 900J R U nc V U n R(T T ) U (00 600)J 900J R W ΒΓ = 0 και Q ΒΓ = ΔU Γ = -900 J Για την ισόθερμη συμπίεση ΓΑ ισχύουν: ΔU ΓΑ =0 V.10 W n.r.t. n W (.R.0 0. n ) J V R 6.1 0 1 W (600. n ) J W [6 00.( n1 n )] J W [6 00.( 0, 7 )] J W = -40 J Q ΓΑ = W ΓΑ = - 40 J. Οπότε ο πίνακας συμπληρωμένος είναι: Μεταβολή W(Joule) ΔU(Joule) Q(Joule) ΑΒ 600 900 1500 ΒΓ 0-900 -900 ΓΑ -40 0-40 Γ) Τα διαγράμματα είναι: Τηλ:1077560 www.methodikal.gr e-mail:contact@methodikal.gr Ανδρέου Δημητρίου 81 & Ακριτών 6 -ΚΑΛΟΓΡΕΖΑ 6

Δ) Για την παραπάνω κυκλική μεταβολή ισχύουν: W oλ = W ΑΒ + W ΒΓ + W ΓΑ W oλ = ( 600+ 0-40) J W oλ = 180 J Προφανώς ισχύουν: Q h = Q Q h = 1500 J Τέλος για τον συντελεστή απόδοσης ισχύει: W e Q h e 180 1500 e 0,1. Τηλ:1077560 www.methodikal.gr e-mail:contact@methodikal.gr Ανδρέου Δημητρίου 81 & Ακριτών 6 -ΚΑΛΟΓΡΕΖΑ 7