Τράπεζα θεμάτων Β λυκείου φυσική προσανατολισμού 16099

gas law apparatus

Mε την παραπάνω σχολική εργαστηριακή συσκευή γίνεται μελέτη των νόμων των ιδανικών αερίων.

Οι νόμοι των αερίων αφορούν και το θέμα που σας παρουσιάζουμε.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

ΘΕΜΑ Δ

Ορισμένη ποσότητα ιδανικού αερίου που βρίσκεται σε κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας με όγκο V1 = 2 L θερμοκρασία θ1 = 20 οC θερμαίνεται αντιστρεπτά υπό σταθερή πίεση P = 2 atm, οπότε η απόλυτη θερμοκρασία του αερίου αυξάνεται κατά 50 %.

Δ1. Να βρεθεί o νέος όγκος του V2.

Δ2. Να παρασταθεί γραφικά, σε άξονες P – V η μεταβολή και να υπολογιστεί το έργο που παράγεται κατά την εκτόνωση του αερίου.

Δ3. Να υπολογιστεί η επί της εκατό (%) μεταβολή της μέσης κινητικής ενέργειας των μορίων του αερίου.

Όταν αυξηθεί η θερμοκρασία ενός άλλου ιδανικού αερίου, το οποίο είναι κλεισμένο σε δοχείο σταθερού όγκου, κατά 150 οC η πίεσή του αυξάνεται κατά 40% . Θεωρούμε και αυτή τη νέα μεταβολή της ποσότητας του άλλου ιδανικού αερίου αντιστρεπτή.

Δ4. Να υπολογιστούν η αρχική και η τελική θερμοκρασία του αερίου σε ο C.

Δίνεται ότι: 1 atm = 105 N / m2 και 1 L = 10-3 m3 .

Λύση

Δ1. Μετατρέπουμε τις θερμοκρασίες κελσίου σε απόλυτες θερμοκρασίες:

T1 = θ1 + 273 ⇒ T1 = 20 + 273 = 293 Κ

Δίνεται Τ2 = Τ1 + (50 / 100)·Τ1 ⇒ Τ2 = 1,5·Τ1 ⇒ Τ2 = 1,5·293 = 439,5 Κ .

Α → Β ισοβαρής θέρμανση (Ρ1 = Ρ1) : V/ T1 = V/ T2 ⇒ V= V1·(T2 / T1) ⇒ V= 2·10-3·(1,5·T/ T1)  ⇒ V= 3·10-3 m³ .

Δ2. To Ρ – V διάγραμμα είναι:

16099 b kat_1

Το έργο είναι το εμβαδό στο P – V διάγραμμα: W = εμβαδό στο P – V = (3 – 2)·10-3·2·10= 200 joule .

Δ3. H μέση κινητική ενέργεια: Κ = (3 / 2)·k·T .

Θα υπολογίσουμε το ποσοστό μείωσης της μέσης κινητικής ενέργειας :

(ΔΚ / Κ1) % = ((Κ2 – Κ1) / Κ1)·100% ⇒ (ΔΚ / Κ1) % = ((T– T1) / T1)·100% ⇒ (ΔΚ / Κ1) % = (1,5·T1) / T1)·100% ⇒ (ΔΚ / Κ1) % = 50% .

Δ4. Δίνεται το Δθ = 150 °C άρα ΔΤ = 150 Κ

(Ας το αποδείξουμε: ΔΤ = Ττελ – Ταρχ ⇒ ΔΤ = (273 + θτελ) – (273 + θαρχ) ⇒ ΔΤ = θτελ – θαρχ ⇒ ΔΤ = Δθ)

ΔΡ = 40%·Ραρχ ⇒ ΔΡ = (40 / 100)·Ραρχ ⇒ Ρτελ – Ραρχ = 0,4·Ραρχ ⇒ Ρτελ = 1,4·Ραρχ .

Η μεταβολή είναι ισόχωρη :

Ρτελ / Ττελ = Ραρχ / Ταρχ ⇒ Ττελ = Ταρχ·(Ρτελ / Ραρχ) ⇒ Ττελ = Ταρχ·(1,4·Ραρχ / Ραρχ) ⇒  Ττελ = 1,4·Ταρχ .

ΔΤ = Ττελ – Ταρχ ⇒ ΔΤ = 1,4·Ταρχ – Ταρχ ⇒ ΔΤ = 0,4·Ταρχ ⇒ Ταρχ = ΔΤ / 0,4 ⇒ Ταρχ = 150 / 0,4 ⇒ Ταρχ = 375 Κ

Ισχύει Ταρχ = θαρχ + 273 ⇒ θαρχ = Ταρχ – 273 ⇒ θαρχ = 375 – 273 = 102 °C .

Ισχύει Ττελ = θτελ + 273 ⇒ θτελ = Ττελ – 273 ⇒ θτελ = 525 – 273 = 252 °C .

Η άσκηση είναι απλή στα δύο πρώτα της ερωτήματα. το τρίτο της ερώτημα θέλει μια μικρή επεξεργασία στην εκφώνηση και έχει ένα τέταρτο ερώτημα που μας άρεσε.

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα.

Advertisements

6 thoughts on “Τράπεζα θεμάτων Β λυκείου φυσική προσανατολισμού 16099

  1. Καλησπέρα σας,
    έχω μια ενσταση αναφορικά με το Δ4.Πιστεύω ότι θα έπρεπε Ττελ =Ταρχ +273 +150=423Κ. Στη συνεχεια οκ ….στη σχεση Ττελ = 1,4·Ταρχ οι θερμοκρασίες είναι σε Kelvin . Τα αποτελεσμέτα που βρήκα είναι Ταρχ = 1057,5 Κ ? θαρχ =784,5 °C και θτελ =934,5 °C .
    Με εκτιμηση ΘΜ

    Αρέσει σε 1 άτομο

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