1ος Θερμοδυναμικός νόμος σε μεταβολές αερίων.

Ένα αέριο εκτελεί την κυκλική μεταβολή του σχήματος, όπου Ρ_Α=4.10⁵ N/m², V_Α=20L και V_Β=40L.

Αν κατά την μεταβολή ΑΒ το αέριο προσλαμβάνει θερμότητα 20.000J, ενώ κατά την με ταβολή ΒΓ αποβάλλει θερμότητα 7.000J, να βρεθούν το έργο, η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας και η θερμότητα που ανταλλάσσει το αέριο με το περιβάλλον στη μεταβολή ΓΑ.

Απάντηση:

Δυο ερωτήσεις σε μια μεταβολή.

Δίνεται η αντιστρεπτή, ευθύγραμμη σε άξονες p-V, μεταβολή ΑΒ, όπου οι καταστάσεις Α και Β ανήκουν σε  μια αδιαβατική εκτόνωση.

i)    Το ποσό της θερμότητας που ανταλλάσσει το αέριο με το περιβάλλον κατά τη μεταβολή ΑΒ, είναι θετικό, αρνητικό ή μηδέν;

ii)   Να αποδείξτε ότι στη διάρκεια της ευθύγραμμης αυτής μεταβολής, το αέριο δεν μπορεί να απορροφά συνεχώς θερμότητα από το περιβάλλον, αλλά σε κάποιο τμήμα της  αποβάλει θερμότητα.

Απάντηση:

Μια ευθύγραμμη αντιστρεπτή μεταβολή.

Η θερμοκρασία και ο όγκος ορισμένης ποσότητας ιδανικού αερίου μεταβάλλονται όπως φαίνεται στο διπλανό σχήμα.

α.   Στη μεταβολή αυτή η πίεση παραμένει σταθερή αυξάνεται ή μειώνεται;

β.   Η θερμότητα που ανταλλάσσει το αέριο με το περιβάλλον είναι θετικό, αρνητικό ή μηδέν;

Να δικαιολογήστε πλήρως τις  απαντήσεις σας.

Απάντηση:

Ένας πυκνωτής φορτισμένος.

Στο παρακάτω σχήμα ο επίπεδος πυκνωτής χωρητικότητας C=1nF φορτίζεται από μια πηγή τάσης V=50V, οι οπλισμοί του απέχουν ℓ=1cm, ο διακόπτης δ₂ είναι κλειστός, ενώ ο δ₁ ανοικτός.

i)    Πόσο είναι το φορτίο κάθε οπλισμού του πυκνωτή;

ii)   Μπορείτε να βρείτε το δυναμικό του οπλισμού Α;

iii)  Κλείνουμε το διακόπτη δ₁. Δίνεται ότι το δυναμικό της Γης είναι μηδέν, οπότε το σημείο Γ του κυκλώματος που «γειώνεται» αποκτά δυναμικό ίσο με μηδέν.

Χαρακτηρίστε ως σωστές ή λανθασμένες τις παρακάτω προτάσεις.

α) Το φορτίο του πυκνωτή θα αυξηθεί.

β)  Θα φύγουν ηλεκτρόνια από τον οπλισμό Β και θα πάνε στη Γη.

γ)  Η ενέργεια του πυκνωτή θα μειωθεί.

δ)  Το δυναμικό του οπλισμού Α γίνεται ίσο με 50V.

iv)  Ανοίγουμε τώρα τον διακόπτη δ₂. Πόσο γίνεται τώρα το δυναμικό του οπλισμού Α;

v)  Φέρνουμε ένα σημειακό φορτίο q₁=1pC πολύ κοντά στον θετικό οπλισμό. Να βρείτε:

α)  Τη δύναμη που δέχεται από το πεδίο.

β)  Τη δυναμική ενέργεια του  φορτίου q₁.

Απάντηση:

Ισόθερμη και αδιαβατική μεταβολή.

Ένα αέριο βρίσκεται σε δοχείο που κλείνεται με έμβολο σε κατάσταση Α με πίεση p₁=32∙10⁵Ν/m².

i)   Απορροφώντας θερμότητα Q₁=19.200ℓn2 J ισόθερμα, το αέριο έρχεται σε κατάσταση Β με πίεση p₂=4∙10⁵Ν/m². Να βρεθεί ο όγκος στην κατάσταση Α.

ii)  Το ίδιο αέριο έρχεται από την κατάσταση Α σε κατάσταση Γ, σε πίεση p₃=1∙10⁵Ν/m² αδιαβατικά. Αν για το αέριο αυτό γ=5/3, ζητούνται:

α)  Να βρεθεί ο όγκος V_Γ.

β)  Το έργο κατά την αδιαβατική εκτόνωση.

γ)   Να παρασταθούν στους ίδιους άξονες p-V οι μεταβολές ΑΒ και ΑΓ.

δ)  Αν το αέριο μετέβαινε από την κατάσταση Β στην κατάσταση Γ αντιστρεπτά, ακολουθώντας τον «συντομότερο δρόμο», πόση θερμότητα θα αντάλλασσε το αέριο με το περιβάλλον του;

Απάντηση:

Μεταβολές αερίων και 1ος Θερμοδυναμικός νόμος. Φ.Ε.

Ένα αέριο υπόκειται στις μεταβολές που παρουσιάζονται στο παρακάτω διάγραμμα, στις  οποίες περιλαμβάνονται  δυο αδιαβατικές και δυο ισόθερμες.

1)  Ποιες μεταβολές είναι οι αδιαβατικές; ………………… Το παραπάνω σχήμα δείχνει μια κυκλική μεταβολή;  Ναι ,  Όχι.

2)  Να συμπληρώσετε τα παρακάτω τετράγωνα, θέτοντας το πρόσημο (+) ή το (-) ή το μηδέν (0) ανάλογα με το τι συμβαίνει στις παρακάτω μεταβολές.

Μεταβολή	ΔV	Δp	ΔΤ	W	ΔU	Q
ΑΒ
ΑΓ
ΓΔ
ΔΕ
ΕΖ
ΖΗ
ΗΒ

Με βάση….

Δείτε όλο το φύλλο εργασίας από   εδώ.

Επαναληπτικό διαγώνισμα. Στατικός Ηλεκτρισμός.

Δίνεται το ηλεκτρικό πεδίο του διπλανού σχήματος.

i)  Χαρακτηρίστε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές ή λανθασμένες:

a)  Το πεδίο δεν είναι ομογενές.

b) Η ένταση του πεδίου στο σημείο Β είναι μεγαλύτερη από την ένταση στο σημείο Α.

c)  Το δυναμικό στο σημείο Β είναι μεγαλύτερο από το δυναμικό στο Α.

d)  Ένα αρνητικό σημειακό φορτίο έχει μεγαλύτερη δυναμική ενέργεια στο Β παρά στο Α.

e) Αν αφεθεί ένα αρνητικό σημειακό φορτίο στο σημείο Α, θα κινηθεί με σταθερή επιτάχυνση προς το Β.

ii)   Ένα σημειακό φορτίο q=+2μC φέρεται στο σημείο Β, όπου V_Β=1000V.

a)  Πόση δυναμική ενέργεια έχει;

b) Μετά από λίγο φτάνει στο σημείο Α έχοντας κινητική ενέργεια Κ=0,003J. Να υπολογίσετε:

b₁)  Τη διαφορά δυναμικού V_ΒΑ.

b₂)   Το δυναμικό στο σημείο Α.

Δείτε όλο το διαγώνισμα από εδώ ή μπορείτε και να το κατεβάσετε σε Word.

Αέρια. Ένα ακόμη διαγώνισμα.

Δίνονται οι μεταβολές ΑΒ και ΒΓ ενός ιδανικού αερίου.

i)   Πώς ονομάζονται οι μεταβολές αυτές.

ii)  Αν V_Α=10L, να υπολογίσετε τη θερμοκρασία και τον όγκο του αερίου στην κατάσταση Γ.

iii) Να παραστήσετε τις μεταβολές σε άξονες p-V και  V-Τ.

iv)  Αν η ενεργός ταχύτητα των μορίων στην κατάσταση Α είναι 1200m/s, να υπολογίσετε την ενεργό ταχύτητα για την κατάσταση Γ.

Μπορείτε να κατεβάσετε όλο το διαγώνισμα από εδώ.

Αέρια. Το πρώτο διαγώνισμα της χρονιάς.

1)       Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές και ποιες λανθασμένες:

i)        Σε ορισμένη ποσότητα ιδανικού αερίου η παράσταση pV/Τ παραμένει σταθερή.           

ii)      Η καταστατική εξίσωση ισχύει μόνο στα μονοατομικά αέρια

iii)     Η θερμοκρασία ενός αερίου είναι ανάλογη με τη μέση κινητική ενέργεια των μορίων του.

iv)    Η πίεση ενός αερίου είναι ανάλογη με τη μέση ταχύτητα των μορίων του.

v)      Η πίεση που ασκεί ένα αέριο σε δοχείο, είναι ανάλογη με την πυκνότητα του αερίου.

vi)    Η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας ιδανικού αερίου εξαρτάται μόνο από την αρχική και τελική κατάσταση.

Μπορείτε να κατεβάσετε όλο το διαγώνισμα από εδώ.

Δυναμικές γραμμές. Ένα test.

Δίνονται δύο σημειακά φορτία και στο  σχήμα έχουν σχεδιαστεί οι δυναμικές γραμμές του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργoύν.

i)  Ποιο το πρόσημο κάθε φορτίου;

ii) Αν η ένταση του πεδίου στο σημείο Α έχει μέτρο Ε_Α=1000Ν/C, τότε στο σημείο Β θα έχει μέτρο:

α) 700Ν/C,  β) 1000Ν/C,   γ)  1200Ν/C

iii)  Ποιο φορτίο είναι μεγαλύτερο κατά απόλυτο τιμή;

iv) Στο σημείο Α φέρνουμε ένα θετικά φορτισμένο σωματίδιο. Να σχεδιάστε στο σχήμα τη δύναμη που δέχεται από το πεδίο.

v)  Αν στο σημείο Α φέρουμε φορτίο q₃=+1μC, υπολογίστε το μέτρο της δύναμης που δέχεται από το πεδίο.

Μπορείτε να το κατεβάσετε σε Word από εδώ.