Włodzimierz Wolczyński 44 POWÓRKA 6 ERMODYNAMKA Zadanie 1 Przedstaw cykl rzemian na wykresie oniższym w układach wsółrzędnych rzedstawionych oniżej Uzuełnij tabelkę wisując nazwę rzemian i symbole: >0, <0 lub =0 określając w ten sosób wartości ΔU, Q i W zewnętrzna rzemiana nazwa ΔU Q W zewnętrzna Włodzimierz Wolczyński POWÓRKA 6 - ERMODYNAMKA Strona 1
Odowiedzi do zadania 1 rzemiana nazwa ΔU Q W zewnętrzna izochoryczna >0 <0 = 0 izotermiczna = 0 <0 >0 izochoryczna <0 >0 = 0 izotermiczna = 0 >0 <0 Włodzimierz Wolczyński POWÓRKA 6 - ERMODYNAMKA Strona 2
Zadanie 1 - DOMOWE Przedstaw cykl rzemian na wykresie oniższym w układach wsółrzędnych rzedstawionych oniżej P Uzuełnij tabelkę wisując nazwę rzemian i symbole: >0, <0 lub =0 określając w ten sosób wartości ΔU, Q i W zewnętrzna rzemiana nazwa ΔU Q W zewnętrzna Włodzimierz Wolczyński POWÓRKA 6 - ERMODYNAMKA Strona 3
Odowiedzi do zadania 1 - DOMOWEGO P rzemiana nazwa ΔU Q W zewnętrzna izotermiczna =0 <0 >0 izochoryczna <0 <0 =0 izobaryczna >0 >0 <0 Włodzimierz Wolczyński POWÓRKA 6 - ERMODYNAMKA Strona 4
Zadanie 2 Obliczyć masę owietrza znajdującego się w zbiorniku o ojemności = 60 m 3 od ciśnieniem = 10 5 Pa i w temeraturze t = 20 o C.Gęstość owietrza w warunkach normalnych( o = 1013 hpa, o = 273 K) ρ o = 1,293 kg/m 3. Odowiedź: 71,35 kg. B. Fabiański Z. Paczkowski Zbiór zadań z fizyki dla maturzystów i kandydatów na studia, str. 76 zadanie 302 Zadanie 2 DOMOWE le cząsteczek owietrza znajduje się w sali o wymiarach = 240 m 3 w temeraturze t = 15 o C i od ciśnieniem = 101320 Pa? W jakim czasie wyleciałyby wszystkie cząsteczki, gdyby w ciągu jednej sekundy ouszczało salę miliard cząsteczek? Objętość molowa normalna o = 22,4 dm 3 /mol. Odowiedź: 6,1 10 27 ; ok. 2 10 11 lat -. B. Fabiański Z. Paczkowski Zbiór zadań z fizyki dla maturzystów i kandydatów na studia, str. 76 zadanie 303 Zadanie 3 W cylindrze zamkniętym za omocą tłoka znajduje się owietrze od ciśnieniem 1 = 2 10 5 Pa, o temeraturze t 1 = 27 o C. Jaki ciężar Q należy ołożyć na tłok o ogrzaniu owietrza do temeratury t 2 = 50 o C, aby objętość owietrza w cylindrze równała się objętości oczątkowej? Powierzchnia tłoka S = 30 cm 2. Odowiedź: 46 N. B. Fabiański Z. Paczkowski Zbiór zadań z fizyki dla maturzystów i kandydatów na studia, str. 77 zadanie 311 Zadanie 3 DOMOWE W cylindrze zamkniętym za omocą tłoka znajduje się gaz o temeraturze t 1 = 50 o C. Jego objętość = 190 cm 3. Obliczyć racę rozrężania gazu o ogrzaniu go do temeratury t 2 = 150 o C, jeżeli ciężar tłoka Q = 1200 N, jego owierzchnia S = 50 cm 2, a ciśnienie atmosferyczne o = 10 5 Pa. Odowiedź: 14,1 J. B. Fabiański Z. Paczkowski Zbiór zadań z fizyki dla maturzystów i kandydatów na studia, str. 77 zadanie 313 Zadanie 4 Azot o masie m = 0,2 kg ogrzano od temeratury t 1 = 20 o C do temeratury t 1 = 100 o C od stałym ciśnieniem. Obliczyć ilość cieła obraną rzez gaz, rzyrost energii wewnętrznej i racę wykonaną rzez gaz nad otoczeniem. Cieło właściwe azotu w stałej objętości c v = 726 J / kgk. Masa molowa azotu M = 28,0134 g/mol, a stała gazowa R = 8,314 J/molK. Włodzimierz Wolczyński POWÓRKA 6 - ERMODYNAMKA Strona 5
Odowiedź: Q = 59072 J ; ΔU = 11616 J ; W = 47456 J B. Fabiański Z. Paczkowski Zbiór zadań z fizyki dla maturzystów i kandydatów na studia, str. 77 zadanie 310 Zadanie 4 DOMOWE Srężono izotermicznie n = 10 moli tlenu i wykonano rzy tym racę nad gazem W = 8310 J od temeratury t 1 = 20 o C. Do jakiej temeratury srężono ten gaz? Odowiedź: 120 o C Zadanie 5 Silnik ma srawność η = 18%. Oblicz temeraturę zbiornika cieła, jeśli temeratura chłodnicy t 2 = 27 o C. Wiedząc, że silnik obrał cieło Q 1 = 10 kj, oblicz ile cieła oddał do chłodnicy. Odowiedź: 92,85 o C ; 8,2 kj Zadanie 5 DOMOWE O ile wyższa jest temeratura zbiornika cieła niż chłodnicy, o temeraturze t 2 = -3 o C, jeśli srawność silnika η = 0,2? Jak zmieniłaby się srawność silnika, gdyby różnica temeratur była o ołowę mniejsza rzy tej samej temeraturze chłodnicy? Odowiedź: o 67,5 K. W tej drugiej sytuacji srawność sadłaby do 1/9, a więc zmalałaby 1,8 razy. Zadanie 6 (co rawda to nie termodynamika, ale dołożę tu zadanie) Zmierzono ciężar bryłki o gęstości ρ b = 5200 kg/m 3 w owietrzu i w wodzie (ρ w = 1000 kg/m 3 ) za omocą siłomierza, którego dokładność omiaru wynosi 0,1 N. Ciężar bryłki w owietrzu wynosił Q = 2,0 N. Jakie było wskazanie siłomierza gdy bryłkę całkowicie zanurzono w wodzie. Odowiedź: 1,6 N Zadanie 6 - DOMOWE (co rawda to nie termodynamika, ale dołożę tu zadanie) Wykaż, że aby balon wyełniony owietrzem o tym samym ciśnieniu co na zewnątrz unosił się w owietrzu, musi być wyełniony owietrzem gorętszym. Włodzimierz Wolczyński POWÓRKA 6 - ERMODYNAMKA Strona 6
Odowiedź: Aby się balon unosił, siła wyoru musi być większa lub równa ciężarowi owietrza w balonie wraz z owłoką i innymi elementami, więc większa od ciężaru całego balonu. ż Z równania Claeyrona można wyrowadzić wzór na gęstość: A więc: Zadanie 7 Kalorymetr o masie m 1 = 200 g i ciele właściwym c 1 = 461 J / kg K zawiera m 2 = 500 g wody o temeraturze t 1 = 15 o C. W wodzie tej skrolono m 3 = 25 g ary wodnej o temeraturze t w = 100 o C, wskutek czego temeratura wody w kalorymetrze odniosła się do t 2 = 43,4 o C. Obliczyć cieło arowania wody. Cieło właściwe wody c w = 4190 J/kg K. Odowiedź: 2,25 10 6 J/kg B. Fabiański Z. Paczkowski Zbiór zadań z fizyki dla maturzystów i kandydatów na studia, str. 71 zadanie 264 Zadanie 7 DOMOWE Do kalorymetru o masie m 1 = 200 g i ciele właściwym c 1 = 372 J/kg K zawierającym m 2 = 500 g wody o temeraturze t 1 =25 o C wrzucono kawałek lodu o temeraturze t 2 = -5 o C. Cieło właściwe wody c w = 4200 J/kg K, lodu c l = 2100 J/kg K, a cieło tonienia lodu L = 340000 J/kg. le lodu wrzucono jeśli temeratura wody sadła do t 3 = 10 o C? Odowiedź: około 109 g. Zadanie 8 Jaką rędkość oczątkową należy nadać bryle lodu o temeraturze t = -10 o C, rzuconej z wysokości h = 100 m, aby o zderzeniu z Ziemią całkowicie się stoił? Cieło właściwe lodu c l = 2100 J/kg K, cieło tonienia lodu L = 3,3 10 5 J/kg. Zakładamy, że wydzielone cieło całkowicie obiera lód. Włodzimierz Wolczyński POWÓRKA 6 - ERMODYNAMKA Strona 7
Odowiedź: 838 m/s B. Fabiański Z. Paczkowski Zbiór zadań z fizyki dla maturzystów i kandydatów na studia, str. 71 zadanie 267 Zadanie 8 DOMOWE Młot o masie M = 10 kg sada na łytkę ołowiu o masie m = 50 g z rędkością v = 10 m/s. Po uderzeniu młot odskakuje na wysokość 20 cm. Cieło właściwe ołowiu c = 125,7 J/kg K. Obliczyć o ile stoni ogrzeje się łytka zakładając, że wydzielone cieło całkowicie obiera ołów. Odowiedź: 76,45 K B. Fabiański Z. Paczkowski Zbiór zadań z fizyki dla maturzystów i kandydatów na studia, str. 71 zadanie 268 Włodzimierz Wolczyński POWÓRKA 6 - ERMODYNAMKA Strona 8