Τράπεζα θεμάτων Β λυκείου φυσική προσανατολισμού 15990

infrared body

Βλέπουμε την φωτογραφία που έχει ληφθεί με τις βοήθεια υπέρυθρου αισθητήρα. Το ανθρώπινο σώμα σαν θερμότερο, δίνει ενέργεια με την μορφή θερμότητας στο περιβάλλον.

Μια άσκηση που είναι κλασική και αφορά τους νόμους των αερίων και τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

ΘΕΜΑ Δ

Ορισμένη ποσότητα ιδανικού μονοατομικού αερίου βρίσκεται στην κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας Α, όπου η πίεσή του είναι pA = 2 atm, ο όγκος του είναι VA = 5 L και η απόλυτη θερμοκρασία του είναι ΤΑ = 600 Κ. Το αέριο υποβάλλεται σε αντιστρεπτή κυκλική μεταβολή, η οποία αποτελείται από τις εξής επιμέρους αντιστρεπτές μεταβολές:

Α → Β: ισοβαρής ψύξη μέχρι να υποδιπλασιαστεί η απόλυτη θερμοκρασία του.

Β → Γ: ισόθερμη εκτόνωση.

Γ → Α: ισόχωρη θέρμανση μέχρι την αρχική του θερμοκρασία.

Δ1. Να υπολογίσετε, σε mol, την ποσότητα του ιδανικού αερίου.

Δ2. Να υπολογίσετε τον όγκο και την πίεση του αερίου στην κατάσταση Γ.

Δ3. Να σχεδιάσετε τη κυκλική μεταβολή σε διάγραμμα P – V με βαθμολογημένους άξονες.

Δ4. Να υπολογίσετε το συνολικό ποσό θερμότητας που αντάλλαξε το αέριο με το περιβάλλον του κατά τη παραπάνω κυκλική μεταβολή.

Δίνονται: 1 atm = 105 N / m² , 1 L = 10-3 m3 και ln 2 = 0,7 ,η σταθερά των ιδανικών αερίων

R = (25 / 3) j / mol · K και η γραμμομοριακή ειδική θερμότητα του αερίου υπό σταθερό όγκο Cv = 3∙R / 2 .

Λύση

Δ1. Η καταστατική εξίσωση: PΑ∙VΑ = n·R·TA ⇒ n = PΑ∙VΑ / R·TA ⇒ n = 2·105·5·10-3 / (25·600) / 3 ⇒ n = 0,2 mol .

Δ2. Oι μεταβολές:

Α → Β: ισοβαρής ψύξη (PA = PB) :

VA / TA = VB / TB ⇒ VB = VA · TΒ / TΑ ⇒ VB = (5·10-3·300) / 600 ⇒ VB = 2,5·10-3 m³ .

Β → Γ: ισόθερμη εκτόνωση (TB = TΓ) : PΒ∙VΒ = PΓ∙VΓ .

Γ → Α: ισόχωρη θέρμανση (VΓ = VA) :

PΓ / ΤΓ = PA / TA ⇒ PΓ = PA·TΓ / TA ⇒ PΓ = (2·105·300) / 600 ⇒ PΓ = 1·10Ν / m² .

Δ3. Mε τις παραπάνω τιμές δημιουργούμε τον πίνακα:

              P               V               T
              A            2∙105            5∙10-3             600
              B            2∙105          2,5∙10-3             300
              Γ            1∙105            5∙10-3             300

Με τις τιμές του πίνακα το P – V διάγραμμα είναι:

15990 b kat_1

Δ4. Να υπολογίσουμε το συνολικό έργο σε ένα κύκλο:

Wολ = WΑΒ + WΒΓ + WΓΑ ⇒ Wολ = ΡA·(VΒ – VA) + n·R·TΒ·ln (VΓ / VΒ) + 0 ⇒ Wολ = 2·105·(2,5∙10-3 – 5∙10-3) + 2·105·2,5∙10-3·ln (5∙10-3 / 2,5∙10-3) ⇒ Wολ = – 150 joule.

o 1oς θερμοδυναμικός νόμος στην ΑΒΓΑ κυκλική μεταβολή:

(Η ΔUολ = 0 , η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας σε ένα κύκλο)

Wολ = Qολ ⇒ Qολ = – 150 joule.

Η άσκηση μας άρεσε αν και η μεταβολή είναι αριστερόστροφη.

Η άσκηση προτείνουμε να διδαχθεί στην τάξη και να αναλυθεί, εκπαιδευτικά περιέχει βασικά σημεία της θερμοδυναμικής.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

Advertisements

2 thoughts on “Τράπεζα θεμάτων Β λυκείου φυσική προσανατολισμού 15990

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s