Λύσεις της τράπεζας Β΄ λυκείου φυσικής προσανατολισμού Β΄ θέμα 21314

cold hot machine

Στη φωτογραφία μας βλέπουμε μια απλή μηχανή που λειτουργεί αν γεμίσουμε τα δύο μικρά ποτήρια στη βάση της με ζεστό και κρύο νερό αντίστοιχα .

Σας παρουσιάζουμε μία ερώτηση από την κίνηση φορτίου σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο και μία ερώτηση από τις θερμικές μηχανές.

Επιστρέψτε στη σελίδα που έχει όλα τα Β θέματα της φυσικής προσανατολισμού.

ΘΕΜΑ Β

Β1. Ένα ιόν υδρογόνου (φορτίου e και μάζας m) και ένα ιόν δευτερίου (φορτίου e και μάζας 2∙m) επιταχύνονται από την ηρεμία, στο κενό, με τη βοήθεια ομογενούς ηλεκτρικού πεδίου εντάσεως Ε.

Α. Να επιλέξετε την σωστή απάντηση.

Αν μετά από χρονικό διάστημα Δt από τη στιγμή που αφέθηκαν, η κινητική ενέργεια του ιόντος του δευτερίου είναι Κ, η κινητική ενέργεια του ιόντος του υδρογόνου είναι:

α. Κ ,                                                β. 2·Κ ,                                              γ. Κ / 2 .

Β. Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

Β2. Μία ιδανική θερμική μηχανή λειτουργεί με ποσότητα μονοατομικού ιδανικού αερίου, για το οποίο ισχύει Cv = 3∙R / 2 . Το αέριο εκτελεί τον αντιστρεπτό κύκλο ABCDA του παρακάτω σχήματος.

21314 b thema kat

Α. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.

Η απόδοση της θερμικής μηχανής αυτής είναι:

α. 4 / 21 ,                                          β. 5 / 6 ,                                              γ. 2 / 13 .

Β. Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

Λύση

Β1.

Α.

Σωστή είναι η επιλογή β .

Β.

Ένα φορτίο που αφήνεται μέσα σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο εκτελεί ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη κίνηση χωρίς αρχική ταχύτητα.

2ος Newton :

ΣF = m·α ⇒ Fc = m·α ⇒ α = Fc / m

(Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου ορίζεται : Ε = Fc / q ⇒ Fc = q·E)

α = q·E / m … (I)

Η ταχύτητα του φορτίου μετά από χρόνο Δt :

υ = α·Δt .

H κινητική ενέργεια του φορτίου είναι :

Κ = ½·m·υ² ⇒ K = ½·m·((q·E / m)·Δt)² ⇒ K = ½·m·(q²·E²·Δt² / m²) ⇒ K = ½·(q²·E²·Δt² / m) .

Για το ιον του υδρογόνου :

Kυδρ = ½·(q²·E²·Δt² / m) … (Ι) .

Για το ιον του δευτερίου :

Kδευτ = ½·(q²·E²·Δt² / (2·m)) … (ΙΙ) .

Διαιρούμε κατά μέλη τις (Ι) και (ΙΙ) :

(Ι) / (ΙΙ) : Kυδρ / Kδευτ = (½·(q²·E²·Δt² / m)) / (½·(q²·E²·Δt² / (2·m))) ⇒ Kυδρ / Kδευτ = 2 ⇒ Kυδρ = 2·Kδευτ .

Προτείνουμε η ερώτηση – άσκηση να λυθεί από τον καθηγητή στη τάξη .

Β2.

Α.

Σωστή είναι η επιλογή α .

Β.

Το Cp = Cv + R ⇒ Cp = (3·R / 2) + R ⇒ Cp = 5·R / 2 .

Από διάγραμμα πίεσης Ρ – όγκου V, oι μεταβολές ΑΒ και CD είναι ισόχωρες, ενώ οι μεταβολές BC και DA είναι ισοβαρείς. Άρα : για τους όγκους VA = VB και VC = VD και VD = 2·VA (από το διάγραμμα) και τις πιέσεις ΡA = ΡD και PB = PC και PB = 3·PA (από το διάγραμμα) .

To ολικό έργο δίνεται από το εμβαδό που περικλείεται από το διάγραμμα πίεσης Ρ – όγκου V :

W = εμβαδό ορθογωνίου ⇒ W = (PB – PA)·(VD – VA) ⇒ W = (3·P– PA)·(2·VA – VA) ⇒ W = 2·PA·VA  .

H θερμότητα που απορροφά η μηχανή σε ένα κύκλο (η θερμότητα της θερμής δεξαμενής Qh) :

Qh = QAB + QBC ⇒ Qh = n·Cv·ΔΤΑΒ + n·Cp·ΔΤΒC ⇒ Qh = n·Cv·(TB – TA) + n·Cp·(TC – TB) ⇒ Qh = n·(3 / 2)·R·(TB – TA) + n·(5·R / 2)·(TC – TB) ⇒ Qh = (3 / 2)·(PB·V– PA·VA) + (5 / 2)·(PC·V– PB·VB) ⇒ Qh = (3 / 2)·(3·PA·V– PA·V) + (5 / 2)·(3·PA·2·V– 3·PA·VA) ⇒ Qh = (21 / 2)·PA·VA  .

O συντελεστής απόδοσης της θερμικής μηχανής είναι :

e = W / Qh ⇒ e = 2·PA·VA  / ((21 / 2)·PA·VA ) ⇒ e = 4 / 21 .

Προτείνουμε η ερώτηση – άσκηση να λυθεί από τον καθηγητή στη τάξη .

Επιστρέψτε στη σελίδα που έχει όλα τα Β θέματα της φυσικής προσανατολισμού.

Advertisements

3 thoughts on “Λύσεις της τράπεζας Β΄ λυκείου φυσικής προσανατολισμού Β΄ θέμα 21314

  1. Σωστή παρατήρηση .!
    Και κοιτάω το αρχείο του υπουργείου και είναι έτσι το σχήμα.
    Απλά ξέχασαν να το συμπληρώσουν .
    Αν δεν συμπληρωθεί το σχήμα δεν μπορεί να λυθεί το ερώτημα .
    Κωνσταντίνα να είσαι καλά ,
    το συγκεκριμένο θέμα το έχουν δει – αντιγράψει πολλοί .
    Το αλλάζω σε πέντε λεπτά .

    Μου αρέσει!

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