Proba scrisa la fizica Termodinamica

-Filiera teoretica : profilul real;
- Filiera tehnologica : profilul tehnic si profilul resurse naturale si protectia mediului;
- 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 efectiv de lucru este de 3 ore.
B. Elemente de termodinamica . Varianta 9

Se considera: numarul lui Avogadro N_A =6,02·10²³mol^-1 , constanta gazelor ideale
R = 8,31 J/molK .Intre parametrii de stare ai gazului ideal intr-o stare data exista relatia:
p ·V =νRT

Subiectul I.


Pentru itemii 1-5 scrieti pe foaia de raspuns litera corespunzatoare raspunsului corect. (15 puncte)
1. Prin "motor termic" se intelege:
a. un sistem termodinamic ce realizeaza transformarea integrala a caldurii in lucru mecanic
b. un sistem termodinamic cu functionare ciclica, ce transforma integral caldura in lucru mecanic
c. un sistem termodinamic ce realizeaza transformarea partiala a caldurii in lucru mecanic
d. un sistem termodinamic cu functionare ciclica, ce realizeaza transformarea partiala a caldurii in lucru mecanic (3p)
Raspuns corect :
Sistemul termodinamic care transforma partial caldura primita in lucru mecanic dupa fiecare repetare a transformarii ciclice se numeste motor termic .
d.→ 3p

2. O cantitate ν = 0,12 mol = 1/8,31 mol de gaz ideal monoatomic ( C_v = [3/2]·R ), cu temperatura initiala de t₁ = 27^oC , este comprimata adiabatic astfel incat temperatura sa absoluta creste de 8 ori. Lucrul mecanic schimbat de gaz cu exteriorul este:
a. 3150 J ; b. 283,5 J ; c. -283,5 J ;d. -3150 J ;3p)
Datele problemei:
ν = 0,12 mol = 1/8,31 mol = 1/R mol
C_v = [3/2]·R
t₁ = 27^oC
Q = 0
T = 8T₁
L ? (j )
Rezolvare
Principiul intai al termodinamicii este:
Q = ΔU + L
In transformarea adiabatica sistemul nu schimba caldura cu mediul exterior, deci Q = 0
Principiul intai devine :
L = - ΔU = - νC_v·( T - T₁ ) =- 7νC_v·T₁
Calculul numeric
T₁ = 273 + 27 = 300 K
L = -7·[1/R]mol·[3/2]R [J/K·mol]·300K = -3150J
Raspuns corect d. → 3p

3. Simbolurile unitatilor de masura fiind cele utilizate in manualele de fizica, unitatea de masura in S.I. a caldurii specifice este:
a. J · kg^-1·K^-1 ; b. J · kg ·K ^-1 ; c. J ·mol ·K^-1 ; d. J ·mol^-1 ·K^-1 ;(3p)
Raspuns :
c = Q/[m·ΔT]
[c]_SI = [Q]_SI/[m]_SI·[ΔT]_SI = J/kg·K
Raspuns corect:
a. → 3p

4. Simbolurile marimilor fizice fiind cele utilizate in manualele de fizica, in transformarea izoterma a unui gaz ideal este valabila relatia:
a. Q = 0 ; b. L =νRT ; c. ΔU = 0 ; d. L = 0 ;(3p)
Raspuns
In transformarea izoterma masa si temperatura gazului sunt constante , rezulta ca ΔT = 0 . Energia interna este functie numai de temperatura U = f(T).
ΔU = νC_vΔT = 0 .
Raspuns corect : c. → 3p
5.
O cantitate data de gaz ideal efectueaza transformarea 1-2-4 reprezentata in coordonate p -T in figura alaturata. Densitatea gazului este maxima in starea: a.1 ;b.2 ;c.3 ;d.4 ;(3p)
pV = νRT =[m/μ]RT   ρ = m/V = pμ/RT
Scriem densitatea pentru fiecare stare si facem raportul ρ₁/ρ₂ , ρ₂/ρ₃ si ρ₂/ρ₄
ρ₁ = p₁μ/RT₁
ρ₂ = p₂μ/RT₁
ρ₃ = p₂μ/RT₃
ρ₄ = p₂μ/RT₄
ρ₁/ρ₂ = p₁/p₂
p₁<p₂ → ρ₁ < ρ ₂
ρ₂/ρ₃ = T₁/T₃
T ₁< T₃ → ρ₃ < ρ ₂
ρ₂/ρ₄ = T₁/T₄
T ₁< T₄ → ρ₄ < ρ ₂
Raspuns corect:b.2,  3p