Examenul de bacalaureat national 2013
Proba E. d)
Fizica
Filiera teoretica profilul real, filiera vocationala profilul militar.
¤ 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 2
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: pV = νRT . Exponentul adiabatic este γ = C p /C v .
I. Pentru itemii 1-5 scrieti pe foaia de raspuns litera corespunzatoare raspunsului corect. (15 puncte)
1. Caldura cedata de un corp mediului extern variaza in timp conform relatiei Q = c·t, in care c reprezinta o constanta. Unitatea de masura in S.I. a constantei c este:
a. J·s;     b. J/s;     c. J/K;     d. W·s.    (3p)
Raspuns corect: b.     → 3p
2. Numarul proceselor adiabatice efectuate de substanta de lucru in cursul unui ciclu Carnot este:
a. 1;     b. 2;    c.    3;     d. 4;     (3p)
Raspuns corect: b.     → 3p
3. Simbolurile marimilor fizice fiind cele utilizate in manualele de fizica, marimea fizica definita prin raportul Q/m·ΔT reprezinta:
a. caldura molara;    b. caldura specifica;    c. capacitatea calorica;    d. energia interna.    (3p)
Raspuns corect: b.    → 3p
I.4.termo.07.2013. volumul acestuia, in cursul unui proces in care cantitatea de gaz ramane constanta. Raportul dintre lucrul mecanic efectuat de gaz la trecerea din starea (1) in starea (2) si lucrul mecanic efectuat de gaz la trecerea din starea (2) in starea (3) este egal cu:
a. 0,5;   b. 1,0;   c. 1,5;   d. 2,0.    (3p)
Raspuns corect: a.
L 12 /L 23 = p 1 ·(V 2 - V 1 )/(p 3 - p 1 )/(V 3 - V 2 ) = 0.5.    → 3p
5. Intr-un proces in care temperatura ramane constanta, lucrul mecanic efectuat de o masa constanta de gaz este egal cu 50J. Caldura schimbata de gaz cu mediul exterior in acest proces este egala cu:
a. 50J;    b. 10J;    c. 0J;    d. -50J.    (3p)
Raspuns corect: a.
Q v = L.    → 3p
II. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
O cana de forma cilindrica are inaltimea h = 10cm si aria bazei S = 10 cm 2 . Aerul din cana, aflat la presiunea atmosferica p o = 10 5 N/m 2 si temperatura t = 17 o C, este inchis ermetic cu ajutorul unui capac de masa M = 100g. Masa molara a aerului este μ = 29g/mol, iar caldura molara la volum constant este C v = 2,5R . Calculati:
a. masa aerului din cana;
Rezolvare:
p o ·V = ν·R·T
V = S·h = 10 -4 m 3 , iar ν = m/μ.
Prima ecuatie devine:
p o ·S·h = (m/μ)·R·T
m = p o ·S·h·μ/R·T,     T = T o + t = (273 +17)K = 290K
m = 10 5 N/m 2 ·10 -3 m 2 ·10·10 -2 m·29kg/kmol/(8.31·10 3 j/kmol·K)·290K ≈ 0.12·10 -3 kg.     → 4p
b. densitatea aerului din cana in conditiile fizice date;
Rezolvare:
ρ = m/V = m/S·h
ρ = 0.12·10 -3 kg/10 -3 m 2 ·10·10 -2 m = 1.2kg/m 3 .     → 3p
c. temperatura minima pana la care trebuie incalzit aerul din cana astfel incat presiunea aerului din interior sa ridice capacul;
Rezolvare:
Capacul se ridica cand presiunea exterioara este mai mare [(p o + M·g/S) > p] sau cel putin egala cu presiunea exercitata de aerul din cana [(p o + M·g/S) = p].
p·V = (m/μ)·R·T 1 ,
p = (m/μ)·R·T 1 /V
(p o + M·g/S) = (m/μ)·R·T 1 /V
T 1 = μ·V·((p o + M·g/S)/m·R.
T 1 ≈ 293K.     → 4p
d. caldura primita de aerul din cana in timpul incalzirii de la temperatura initiala pana la temperatura determinata la punctul c.
Rezolvare:
Q v = ν·C v ·(T 1 - T)
Q v = (m/μ)·R·(T 1 - T)
Q v = (0.12·10 -3 kg/29kg/kmol)·(8.31·10 3 j/kmol·K)·3K ≈ 0.25j.     →4p
III. Rezolvati urmatoarea problema: (15 puncte)
III.termod.07.2013 In figura alaturata este reprezentat, in coordonate p V, procesul ciclic de functionare al unui motor termic. Gazul folosit ca fluid de lucru poate fi considerat ideal si are caldura molara la volum constant C v = 2R. In procesul (2) → (3) caldura schimbata de gaz cu mediul extern este nula, iar dependenta presiunii de volum este data de legea pV γ = const. Cunoscand presiunea si volumul gazului in starea initiala, p 1 = 10 5 N/m 2 , V 1 = 1dm 3 , determinati:
a. exponentul adiabatic γ al gazului;
Rezolvare:

C p - C v = R
C v (C p /C v - 1) = R
γ = C p /C v = R/C v + 1
γ = R/2R + 1 = 3/2 =1.5.    → 3p
b. valoarea presiunii maxime atinse de gaz in decursul procesului ciclic;
Rezolvare:
p 2 ·V 2 γ = p 3 ·V 3 γ
p 2 ·V 1 γ = p 1 ·(4V 1 γ
p 2 = p 1 [4V 1 /V 1 ] γ
p 2 = (10 5 N/m 2 )[4] 15/10
p 2 = (10 5 N/m 2 )[4] 3 /[4] 2
p 2 = 8·10 5 N/m 2 .    → 4p
c. caldura primita de gaz in procesul (1) → (2);
Rezolvare:
Q v = ν·C v ·(T 2 - 1
Q v = ν·R·T 2 - ν·R·T 1
Q v = 2·p 2 ·V 1 - 2·p 1 ·V 1
Q v = 2·V 1 (p 2 - p 1 )
Q v = 2·10 -3 m 3 ·4·10 5 N/m 2
Q v = 1400j.    → 4p
d. randamentul motorului termic.
Rezolvare:
η = 1 - |Q cedat |/ Q primit
Q cedat = Q p = ν·C p (T 1 - T 3 )
|Q cedat | = ν·C p (T 3 - T 1 )    C p = C p = C v + R = 3·R
|Q cedat | = ν·3·R·T 3 - ν·3·R·T 1
|Q cedat | = 3·p 1 ·4·V 1 - 3·p 1 ·V 1 = 9·p 1 ·V 1
|Q cedat | = 9·10 5 N/m 2 ·10 -3 m 3 = 900j
Q primit = Q v = 1400j
η = 1 - 900/1400 = 0.357 = 35.7%




boltzmann
Princ. II al termodinamicii
trans.izocora

logo
Bacalaureat fizica

Noutati
Sunt date solutiile la toate subiectele de fizica din anul 2014
Ex:
Mecanica 2014

dilatarea
Full Website