Bacalaureat fizica


Examenul de bacalaureat national 2014
Proba E. d)
Fizica
Filiera tehnologica – profilul tehnic si profilul resurse naturale si protectia mediului
♦ Sunt obligatorii toate subiectele din doua arii tematice dintre cele patru prevazute de programa, adica: A. MECANICA, B. ELEMENTE DE TERMODINAMICA, C. PRODUCEREA SI UTILIZAREA CURENTULUI CONTINUU, D. OPTICA
♦ Se acorda 10 puncte din oficiu.
♦ Timpul de lucru efectiv este de 3 ore.
B. ELEMENTE DE TERMODINAMICA Varianta 10
Se considera: numarul lui Avogadro N A = 6.02·10 23 mol -1 , constanta gazelor ideale R = 8.31J/mol·K . Intre parametrii de stare ai gazului ideal intr-o stare data exista relatia: p·V = ν·R·T.
I. Pentru itemii 1-5 scrieti pe foaia de raspuns litera corespunzatoare raspunsului corect. (15 puncte)
1. Temperatura unei cantitati constante de gaz ideal monoatomic:
a.  creste intr-o destindere izoterma;
b.  creste intr-o destindere adiabatica;
c.  scade intr-o destindere izoterma;
d.  scade intr-o destindere adiabatica. (3p)
Raspuns: d. →(3p)
2. Caldura schimbata de un gaz ideal cu mediul exterior, intr-un proces izocor, se poate exprima prin relatia:
a.  Q = p·ΔV;   b.  Q = νC p ·ΔT;   c.  Q = νC V ·ΔT;  d.  Q = 0.   (3p)
Raspuns: c. →(3p)
3. Unitatea de masura în SI pentru caldura specifica este:
a.  J/kg·K;   b.  J/mol·K;=; c.  J/K;   d. J·Kg/K.   (3p)
Raspuns: a. →(3p)
4. Doua corpuri cu mase egale, avand temperaturi diferite, sunt puse in contact termic. Caldurile specifice ale celor doua corpuri sunt in relatia c 1 = 3c 2 , iar intre temperaturile initiale ale celor doua corpuri exista relatia T 2 = 3·T 1 . Temperatura finala T a sistemului dupa stabilirea echilibrului termic, se exprima ca:
a.T =2.5·T 1 · b. T= 1.5·T 1 c. T = 0.5·T1 d. T = 0.5·T 1 .   (3p)
Raspuns: b. Q 1 = Q 2 ,  m·c 1 ·(T - T 1 ) = m·c 2 ·(T 2 - T),
T = 1.5·T 1 .   →(3p)
termo.august.teh.I.5 5. Trei cantitati egale din acelasi gaz, considerat ideal, sunt inchise etans in trei vase de sticla avand volumele V 1 , V 2 si respectiv V 3 . In figura alaturata este reprezentata, pentru fiecare vas, dependenta presiunii gazului de temperatura acestuia. Relatia dintre volumele V 1 , V 1 si V 3 este:
a.  V 1 < V 2 < V 3 ;   b.  V 2 < V 1 < V 3 ;   c.  V 1 = V 2 = V 3 ;
d.  V 3 < V 2 < V 1 .  (3p)
Raspuns: a. p 1 ·V 1 = p 2 ·V 2 , din grafic p 1 > p 2 → V 2 > V 1
p 2 ·V 2 = p 3 ·V 3 , p 2 > p 3 , → V 3 > V 2 , deci V 3 > V 2 > V 1 .    →(3p)

II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
Intr-o butelie avand volumul V = 3L se afla metan
(μ = 16g/mol), considerat gaz ideal, la presiunea
p 1 = 1.662·10 5 Pa si temperatura T 1 = 300K. In butelie se introduce o cantitate suplimentara de metan, astfel incat presiunea creste la p 2 = 1.6·p 1 , iar temperatura sistemului creste la T 2 = 320K. Determinati:
a. cntitte de gz din butelie in stre initil;
Rezolvare: p 1 ·V = ν 1 ·R·T 1 ,  ν 1 = p 1 ·V/R·T 1 = 0.2mol.   →(3p)
b. numarul de molecule de gaz din utelie in starea finala;
Rezolvare: p 2 ·V = ν 2 ·R·T 2 , ν 2 = p 2 ·V/R·T 2 = 0.2mol,
ν 2 = N/N A , N = ν 2 ·N A ≈ 1.8·10 23 .   →(4p)
c. densitatea gazului in starea finala;
ρ 2 = m 2 /V = p·μ/R·T 2 = 1.6Kg/m 3 .   →(4p)
d. temperatura T 3 la care trebuie racit gazul pentru ca presiunea acestuia sa ajunga din nou la valoarea initiala, p 1 .
Rezolvare: p 1 /T 3 = p 2 /T 2 , T 3 = p 1 ·T 2 /p 2 = 200K.   →(4p)
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
termo.august.teh.III O cantitate data de gaz ideal biatomic, avand caldura molara izocora C V = 2.5·R, parcurge ciclul 1 → 2 → 3 → 1 reprezentat in coordonate V - T in figura alaturata. In starea initiala gazul ocupa volumul V 1 = 2·10 -3 si se afla la presiunea p 1 =10 5 Pa. Se cunoaste ln2 ≈ 0,7.
termo.august.teh.III.a a. Reprezentati ciclul in coordonate p - V.
Rezolvare: Reprezentarea corecta in coordonate p - V este prezentata in figura alaturata.   →(3p)
b. Calculati variatia energiei interne in procesul 1 → 2
Rezolvare:  T 2 = T 3 = 2·T 1 ,
ΔU 12 = ν·C V ·(T 2 - T 1 ) = 2.5·ν·R·T 1 ,
ΔU 12 = 2.5·p 1 ·V = 500J.   →(4p)
c. Calculati caldura cedata de gaz in decursul transformarii ciclice.
Rezolvare: Q cedat = ν·C p ·(T 1 - T 3 ) = - ν·(C V + R)·T 1 ,
Q cedat = - 3.5·p 1 ·V = - 700J.   →(4p)
d. Determinati lucrul mecanic efectuat de gaz in transformarea 2 → 3.
Rezolvare: L 23 = ν·R·T 2 ·lnV 3 /V 2 ,  3 → 1  V 3 /T 2 = V 1 /T 1 , de unde V 3 /V 1 = 2, L 23 = 1.4·ν·R·T 1 = 1.4·p 1 ·V = 280J.   →(4p)





Full Website