Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
În figura alăturată sunt reprezentate două incinte ai căror pereți rigizi au grosimi neglijabile. Incinta mai mare este izolată adiabatic de mediul exterior și are volumul total de 4 ori mai mare decât volumul incintei interioare. Incinta interioară are pereții termoconductori și conține azot (Cᵥ₁ = 2,5R, μ₁ = 28 g/mol) aflat inițial la presiunea 3p și temperatura T. Incinta exterioară (în volumul rămas) conține heliu (Cᵥ₂ = 1,5R, μ₂ = 4 g/mol), aflat inițial la presiunea 2p și temperatura 2T. Se cunoaște că T = 320 K. Gazele sunt considerate ideale.
Figura incintelor este pe pagina 2 a subiectului.
Calculați raportul dintre cantitatea de azot și cantitatea de heliu.
Arată baremul
Răspuns: 1
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 4p
3pV₁ = ν₁RT - 1p
2pV₂ = ν₂R·2T - 1p
V₂ = 3V₁ - 1p
rezultat final ν₁/ν₂ = 1 - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
În figura alăturată sunt reprezentate două incinte ai căror pereți rigizi au grosimi neglijabile. Incinta mai mare este izolată adiabatic de mediul exterior și are volumul total de 4 ori mai mare decât volumul incintei interioare.
Incinta interioară are pereții termoconductori și conține azot (C_V₁ = 2,5 R, μ₁ = 28 g/mol) aflat inițial la presiunea 3p și temperatura T. Incinta exterioară (în volumul rămas) conține heliu (C_V₂ = 1,5 R, μ₂ = 4 g/mol), aflat inițial la presiunea 2p și temperatura 2T. Se cunoaște că T = 320 K. Gazele sunt considerate ideale.
Determinați raportul dintre densitatea azotului și densitatea heliului.
Arată baremul
Răspuns: 21
B. Subiectul al II-lea
b. Pentru: 3p
ρ₁ = (3p · μ₁)/(RT) - 1p
ρ₂ = (2p · μ₂)/(R · 2T) - 1p
rezultat final ρ₁/ρ₂ = 21 - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
În figura alăturată sunt reprezentate două incinte ai căror pereți rigizi au grosimi neglijabile. Incinta mai mare este izolată adiabatic de mediul exterior și are volumul total de 4 ori mai mare decât volumul incintei interioare. Incinta interioară are pereții termoconductori și conține azot (C_V₁ = 2,5R, μ₁ = 28 g/mol) aflat inițial la presiunea 3p și temperatura T. Incinta exterioară (în volumul rămas) conține heliu (C_V₂ = 1,5R, μ₂ = 4 g/mol), aflat inițial la presiunea 2p și temperatura 2T. Se cunoaște că T = 320 K. Gazele sunt considerate ideale.
Figura celor două incinte se află pe pagina 2.
La un moment dat incinta interioară se fisurează și gazele se amestecă. Calculați masa molară a amestecului format din cele două gaze.
Arată baremul
Răspuns: 16 g/mol
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: - 4p
μ_am = (ν₁μ₁ + ν₂μ₂)/(ν₁ + ν₂) - 3p
rezultat final μ_am = 16 g/mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
În figura alăturată sunt reprezentate două incinte ai căror pereți rigizi au grosimi neglijabile. Incinta mai mare este izolată adiabatic de mediul exterior și are volumul total de 4 ori mai mare decât volumul incintei interioare. Incinta interioară are pereții termoconductori și conține azot (C_V₁ = 2,5R, μ₁ = 28 g/mol) aflat inițial la presiunea 3p și temperatura T. Incinta exterioară (în volumul rămas) conține heliu (C_V₂ = 1,5R, μ₂ = 4 g/mol), aflat inițial la presiunea 2p și temperatura 2T. Se cunoaște că T = 320 K. Gazele sunt considerate ideale.
La un moment dat incinta interioară se fisurează și gazele se amestecă.
Figura celor două incinte se află pe pagina 2.
Determinați temperatura finală la care ajunge amestecul.
Arată baremul
Răspuns: 440 K
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: - 4p
U_totᵢ = U_tot𝒻 - 1p
U_totᵢ = ν₁C_V₁·T + ν₂C_V₂·2T - 1p
U_tot𝒻 = ν₁C_V₁·T_e + ν₂C_V₂·T_e - 1p
rezultat final T_e = 440 K - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate ν = 0,2 mol de oxigen (μ = 32 g/mol) este închisă etanș într-un cilindru orizontal, cu ajutorul unui piston subțire. Inițial pistonul se află în repaus la distanța ℓ = 20 cm față de capătul închis al cilindrului, iar oxigenul se află la temperatura T = 300 K și presiunea p₀ = 1,0·10⁵ Pa, aceeași cu presiunea aerului atmosferic din exteriorul cilindrului. Pistonul se poate deplasa fără frecări. Oxigenul este considerat gaz ideal.
Calculați densitatea oxigenului din cilindru în starea inițială.
Arată baremul
Răspuns: ρ ≅ 1,28 kg/m³
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: - 4p
ρ = p₀μ/(RT) - 3p
rezultat final ρ ≅ 1,28 kg/m³ - 1p
Pistonul este deplasat lent spre capătul deschis al cilindrului, pe distanța d = 5 cm (fără să iasă din cilindru). Temperatura gazului rămâne constantă. Calculați presiunea p₁ la care a ajuns oxigenul în urma acestui proces.
Arată baremul
Răspuns: p₁ = 0,8·10⁵ Pa
B. Subiectul al II-lea
b. Pentru: - 4p
p₀V₀ = p₁V₁ - 1p
V₀ = ℓS - 1p
V₁ = (ℓ + d)S - 1p
rezultat final p₁ = 0,8·10⁵ Pa - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate ν = 0,2 mol de oxigen (μ = 32 g/mol) este închisă etanș într-un cilindru orizontal, cu ajutorul unui piston subțire. Inițial pistonul se află în repaus la distanța ℓ = 20 cm față de capătul închis al cilindrului, iar oxigenul se află la temperatura T = 300 K și presiunea p₀ = 1,0·10⁵ Pa, aceeași cu presiunea aerului atmosferic din exteriorul cilindrului. Pistonul se poate deplasa fără frecări. Oxigenul este considerat gaz ideal.
Condițiile de la punctul b.: Pistonul este deplasat lent spre capătul deschis al cilindrului, pe distanța d = 5 cm (fără să iasă din cilindru). Temperatura gazului rămâne constantă.
În continuare, pistonul fiind menținut în poziția atinsă la punctul b., oxigenul se încălzește până la temperatura T₂. Se eliberează apoi pistonul și se constată că acesta rămâne în repaus în aceeași poziție. Calculați temperatura T₂ până la care a fost încălzit oxigenul.
Arată baremul
Răspuns: T₂ = 375 K
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: - 4p
p₁/T = p₂/T₂ - 2p
p₂ = p₀ - 1p
rezultat final T₂ = 375 K - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
O cantitate ν = 0,2 mol de oxigen (μ = 32 g/mol) este închisă etanș într-un cilindru orizontal, cu ajutorul unui piston subțire. Inițial pistonul se află în repaus la distanța ℓ = 20 cm față de capătul închis al cilindrului, iar oxigenul se află la temperatura T = 300 K și presiunea p₀ = 1,0·10⁵ Pa, aceeași cu presiunea aerului atmosferic din exteriorul cilindrului. Pistonul se poate deplasa fără frecări. Oxigenul este considerat gaz ideal.
b. Pistonul este deplasat lent spre capătul deschis al cilindrului, pe distanța d = 5 cm (fără să iasă din cilindru). Temperatura gazului rămâne constantă. Calculați presiunea p₁ la care a ajuns oxigenul în urma acestui proces.
c. În continuare, pistonul fiind menținut în poziția atinsă la punctul b., oxigenul se încălzește până la temperatura T₂. Se eliberează apoi pistonul și se constată că acesta rămâne în repaus în aceeași poziție. Calculați temperatura T₂ până la care a fost încălzit oxigenul.
Oxigenul este menținut la temperatura T₂. Calculați cantitatea de gaz care trebuie eliminată din cilindru pentru ca pistonul să revină în poziția inițială.
Arată baremul
Răspuns: Δν = 0,04 mol
B. Subiectul al II-lea, d. Pentru: 3p
p₀V₀ = (ν − Δν)RT₂ - 1p
p₀V₀ = νRT - 1p
rezultat final Δν = 0,04 mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un vas cilindric orizontal, de secțiune S = 600 cm², este împărțit, cu ajutorul unui piston termoizolant, în două compartimente A și B. Inițial pistonul este blocat, iar fiecare compartiment are volumul V = 30 L. În compartimentul A se află o cantitate ν_A dintr-un gaz cu masa molară necunoscută μ_A, iar în compartimentul B se află o cantitate ν_B = 1,5ν_A de heliu (μ_B = 4 g/mol). Gazele sunt considerate ideale și se află la aceeași temperatură T.
Calculați raportul dintre presiunea gazului din compartimentul B și presiunea gazului din compartimentul A.
Arată baremul
Răspuns: 1.5
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
p_AV = ν_ART - 1p
p_BV = ν_BRT - 1p
rezultat final p_B/p_A = 1,5 - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un vas cilindric orizontal, de secțiune S = 600 cm², este împărțit, cu ajutorul unui piston termoizolant, în două compartimente A și B. Inițial pistonul este blocat, iar fiecare compartiment are volumul V = 30 L. În compartimentul A se află o cantitate ν_A dintr-un gaz cu masa molară necunoscută μ_A, iar în compartimentul B se află o cantitate ν_B = 1,5ν_A de heliu (μ_B = 4 g/mol). Gazele sunt considerate ideale și se află la aceeași temperatură T.
Dacă se încălzește gazul din compartimentul A cu ΔT = 150 K, iar temperatura gazului din celălalt compartiment rămâne constantă, presiunile celor două gaze devin egale. Calculați valoarea temperaturii T la care se aflau gazele în starea inițială.
Arată baremul
Răspuns: 300 K
B. Subiectul al II-lea
b. Pentru: 4p
pV = ν_A RT′_A - 1p
pV = ν_B RT - 1p
T′_A = T + ΔT - 1p
rezultat final T = 300 K - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un vas cilindric orizontal, de secțiune S = 600 cm², este împărțit, cu ajutorul unui piston termoizolant, în două compartimente A și B. Inițial pistonul este blocat, iar fiecare compartiment are volumul V = 30 L. În compartimentul A se află o cantitate ν_A dintr-un gaz cu masa molară necunoscută μ_A, iar în compartimentul B se află o cantitate ν_B = 1,5ν_A de heliu (μ_B = 4 g/mol). Gazele sunt considerate ideale și se află la aceeași temperatură T.
Se deblochează pistonul și se aduc gazele la temperatura inițială T. Pistonul se poate deplasa fără frecare. Calculați deplasarea pistonului din poziția inițială până în noua poziție de echilibru.
Arată baremul
Răspuns: 0,1 m
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: 4p
p′_A(V − xS) = ν_ART - 1p
p′_B(V + xS) = ν_BRT - 1p
p′_A = p′_B - 1p
rezultat final x = 0,1 m - 1p
Se amestecă gazele care se aflau inițial în cele două compartimente. Gazele nu reacționează chimic, iar amestecul obținut are masa molară medie μ_am = 18,4 g/mol. Calculați masa molară μ_A a gazului aflat inițial în compartimentul A.
Arată baremul
Răspuns: 40 g/mol
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
μ_am = m_t/ν_t - 1p
m_t = ν_Aμ_A + ν_Bμ_B - 1p
ν_t = ν_A + ν_B - 1p
rezultat final μ_A = 40 g/mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
În interiorul unui cilindru este închisă, cu ajutorul unui piston, o cantitate ν₁ = 2,0 mol de oxigen (μ₁ = 32 g/mol, Cᵥ₁ = 2,5R) la temperatura T = 300 K și presiunea p = 1,5 · 10⁵ Pa. Ulterior în interiorul cilindrului se mai introduce lent o cantitate de heliu (μ₂ = 4,0 g/mol, Cᵥ₂ = 1,5R) având temperatura T = 300 K, până când volumul total ocupat de amestecul gazos din cilindru se dublează. În timpul acestul proces, prin deplasarea pistonului, presiunea amestecului aflat la temperatura T = 300 K este menținută constantă, la valoarea p = 1,5 · 10⁵ Pa. Atât oxigenul cât și heliul sunt considerate gaze ideale.
Calculați: masa de oxigen din tubul cilindric;
Arată baremul
Răspuns: m₁ = 64 g
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 4p
ν₁ = m₁/μ₁ - 3p
rezultat final m₁ = 64 g - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
În interiorul unui cilindru este închisă, cu ajutorul unui piston, o cantitate ν₁ = 2,0 mol de oxigen (μ₁ = 32 g/mol, Cᵥ₁ = 2,5R) la temperatura T = 300 K și presiunea p = 1,5·10⁵ Pa. Ulterior în interiorul cilindrului se mai introduce lent o cantitate de heliu (μ₂ = 4,0 g/mol, Cᵥ₂ = 1,5R) având temperatura T = 300 K, până când volumul total ocupat de amestecul gazos din cilindru se dublează. În timpul acestul proces, prin deplasarea pistonului, presiunea amestecului aflat la temperatura T = 300 K este menținută constantă, la valoarea p = 1,5·10⁵ Pa. Atât oxigenul cât și heliul sunt considerate gaze ideale. Calculați:
Calculați densitatea oxigenului din tub înainte de introducerea heliului;
Arată baremul
Răspuns: ρ₁ ≅ 1,9 kg/m³
B. Subiectul al II-lea
b. Pentru: 4p
ρ₁ = m₁/V - 2p
pV = (m₁/μ₁)RT - 1p
rezultat final ρ₁ ≅ 1,9 kg/m³ - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Două vase cu pereți rigizi comunică între ele printr-un tub de dimensiuni neglijabile, ca în figură. Tubul este prevăzut cu un robinet R, inițial închis. În primul vas, având volum V₁ = 16,62 L, se găsește o masă m₁ = 3 g de hidrogen (μ₁ = 2 g/mol). În al doilea vas, de volum V₂ = 8,31 L, se află azot (μ₂ = 28 g/mol) la presiunea p₂ = 1,5·10⁵ Pa. Temperatura ambelor gaze este t = 27 °C. Ambele gaze au căldura molară la volum constant C_V = 2,5R.
Determinați numărul de molecule de hidrogen.
Arată baremul
Răspuns: N₁ ≅ 9·10²³ molecule
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 4p
N₁ = ν₁·N_A - 1p
ν₁ = m₁/μ₁ - 2p
rezultat final: N₁ ≅ 9·10²³ molecule - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un cilindru orizontal de lungime L = 80 cm și secțiune S = 83,1 cm² este împărțit în două compartimente de volume egale printr-un piston ușor care se poate deplasa fără frecare. În compartimentul din dreapta se află aer (μ_aer = 29 g/mol) la presiunea p₀ = 1,0·10⁵ Pa, iar în compartimentul din stânga se află heliu (μ_He = 4 g/mol). Inițial pistonul este în echilibru mecanic. Se deplasează pistonul cu x = 0,2 m spre dreapta față de poziția inițială. Pistonul este menținut în această poziție. Temperatura gazelor rămâne mereu constantă t = 127 °C. Gazele se consideră ideale. Determinați:
numărul de molecule din compartimentul în care se află aer;
Arată baremul
Răspuns: N = 6,02·10²² molecule
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
p₀·(L/2)·S = ν_aer RT - 1p
ν_aer = N/N_A - 1p
rezultat final N = 6,02·10²² molecule - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un cilindru orizontal de lungime L = 80 cm și secțiune S = 83,1 cm² este împărțit în două compartimente de volume egale printr-un piston ușor care se poate deplasa fără frecare. În compartimentul din dreapta se află aer (μ_aer = 29 g/mol) la presiunea p₀ = 1,0·10⁵ Pa, iar în compartimentul din stânga se află heliu (μ_He = 4 g/mol). Inițial pistonul este în echilibru mecanic. Se deplasează pistonul cu x = 0,2 m spre dreapta față de poziția inițială. Pistonul este menținut în această poziție. Temperatura gazelor rămâne mereu constantă t = 127 °C. Gazele se consideră ideale. Determinați:
c. cantitatea de aer Δν care trebuie eliminată astfel încât după eliberarea pistonului acesta să rămână în echilibru;
masa molară a amestecului obținut, după eliminarea cantității de aer Δν, în urma îndepărtării pistonului.
Arată baremul
Răspuns: μ_am = 10,25 g/mol
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
ν_am = m_am/μ_am - 1p
ν_am = ν_He + ν_aer − Δν - 1p
m_am = ν_He·μ_He + (ν_aer − Δν)·μ_aer - 1p
rezultat final μ_am = 10,25 g/mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un cilindru orizontal, închis la ambele capete și având lungimea L = 52 cm, este împărțit în două compartimente de volume egale de un piston subțire, etanș, termoizolant, inițial blocat. Compartimentul din stânga al cilindrului conține ν₁ = 3,0 mol de oxigen (μ₁ = 32 g/mol) la temperatura T₁ = 300 K. În compartimentul din dreapta al cilindrului se află ν₂ = 1,0 mol de azot (μ₂ = 28 g/mol) la temperatura T₂ = 400 K și presiunea p₂ = 8,31·10⁴ Pa. Cele două gaze sunt considerate ideale.
Calculați masa de oxigen din cilindru.
Arată baremul
Răspuns: m₁ = 96·10⁻³ kg
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
ν₁ = m₁/μ₁ - 2p
rezultat final m₁ = 96·10⁻³ kg - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un cilindru orizontal, închis la ambele capete și având lungimea L = 52 cm, este împărțit în două compartimente de volume egale de un piston subțire, etanș, termoizolant, inițial blocat. Compartimentul din stânga al cilindrului conține ν₁ = 3,0 mol de oxigen (μ₁ = 32 g/mol) la temperatura T₁ = 300 K. În compartimentul din dreapta al cilindrului se află ν₂ = 1,0 mol de azot (μ₂ = 28 g/mol) la temperatura T₂ = 400 K și presiunea p₂ = 8,31·10⁴ Pa. Cele două gaze sunt considerate ideale.
Calculați densitatea azotului din cilindru.
Arată baremul
Răspuns: ρ₂ = 0,7 kg/m³
B. Subiectul al II-lea
b. Pentru: 4p
ρ₂ = p₂μ₂/(RT₂) - 3p
rezultat final ρ₂ = 0,7 kg/m³ - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
Un cilindru orizontal, închis la ambele capete și având lungimea L = 52 cm, este împărțit în două compartimente de volume egale de un piston subțire, etanș, termoizolant, inițial blocat. Compartimentul din stânga al cilindrului conține ν₁ = 3,0 mol de oxigen (μ₁ = 32 g/mol) la temperatura T₁ = 300 K. În compartimentul din dreapta al cilindrului se află ν₂ = 1,0 mol de azot (μ₂ = 28 g/mol) la temperatura T₂ = 400 K și presiunea p₂ = 8,31·10⁴ Pa. Cele două gaze sunt considerate ideale.
Se deblochează pistonul. Acesta se deplasează fără frecări, iar în timpul procesului temperaturile celor două gaze sunt menținute constante, la valorile T₁, respectiv T₂. Determinați valoarea deplasării pistonului din poziția inițială până în poziția de echilibru mecanic.
Arată baremul
Răspuns: x = 10 cm
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: 4p
în starea finală p′₁ = p′₂ - 1p
p′₁S(0,5L + x) = ν₁RT₁ - 1p
p′₂S(0,5L − x) = ν₂RT₂ - 1p
rezultat final x = 10 cm - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un cilindru orizontal, închis la ambele capete și având lungimea L = 52 cm, este împărțit în două compartimente de volume egale de un piston subțire, etanș, termoizolant, inițial blocat. Compartimentul din stânga al cilindrului conține ν₁ = 3,0 mol de oxigen (μ₁ = 32 g/mol) la temperatura T₁ = 300 K. În compartimentul din dreapta al cilindrului se află ν₂ = 1,0 mol de azot (μ₂ = 28 g/mol) la temperatura T₂ = 400 K și presiunea p₂ = 8,31·10⁴ Pa. Cele două gaze sunt considerate ideale.
Determinați masa molară a amestecului de gaze obținut prin îndepărtarea pistonului.
Arată baremul
Răspuns: μ_am = 31 g/mol
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
μ_am = m_am/ν_am - 1p
m_am = ν₁μ₁ + ν₂μ₂ - 1p
ν_am = ν₁ + ν₂ - 1p
rezultat final μ_am = 31 g/mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un cilindru orizontal, cu pereții rigizi, are lungimea L = 120 cm. Un piston mobil, fără frecări, de grosime neglijabilă, împarte cilindrul în două compartimente. Un compartiment conține azot (μ₁ = 28 g/mol) la presiunea p₁ = 1,0·10⁵ Pa, iar celălalt conține oxigen (μ₂ = 32 g/mol). Cele două gaze, considerate ideale, sunt menținute la aceeași temperatură T = 500 K. Pistonul se află în echilibru, la distanța L₁ = 45 cm de capătul din stânga al cilindrului, ca în figura alăturată.
Calculați densitatea azotului.
Arată baremul
Răspuns: ρ₁ ≅ 0,67 kg/m³
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: - 3p
ρ₁ = p₁μ₁/(RT) - 2p
rezultat final ρ₁ ≅ 0,67 kg/m³ - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un cilindru orizontal, cu pereții rigizi, are lungimea L = 120 cm. Un piston mobil, fără frecări, de grosime neglijabilă, împarte cilindrul în două compartimente. Un compartiment conține azot (μ₁ = 28 g/mol) la presiunea p₁ = 1,0·10⁵ Pa, iar celălalt conține oxigen (μ₂ = 32 g/mol). Cele două gaze, considerate ideale, sunt menținute la aceeași temperatură T = 500 K. Pistonul se află în echilibru, la distanța L₁ = 45 cm de capătul din stânga al cilindrului, ca în figura alăturată.
Calculați raportul (ν₁/ν₂) dintre cantitatea de azot și cea de oxigen.
Arată baremul
Răspuns: ν₁/ν₂ = 3/5 = 0,6
B. Subiectul al II-lea
b. Pentru: 4p
p₁L₁S = ν₁RT - 1p
p₂(L − L₁)S = ν₂RT - 1p
p₁ = p₂ - 1p
rezultat final ν₁/ν₂ = 3/5 = 0,6 - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
Un cilindru orizontal, cu pereții rigizi, are lungimea L = 120 cm. Un piston mobil, fără frecări, de grosime neglijabilă, împarte cilindrul în două compartimente. Un compartiment conține azot (μ₁ = 28 g/mol) la presiunea p₁ = 1,0 · 10⁵ Pa, iar celălalt conține oxigen (μ₂ = 32 g/mol). Cele două gaze, considerate ideale, sunt menținute la aceeași temperatură T = 500 K. Pistonul se află în echilibru, la distanța L₁ = 45 cm de capătul din stânga al cilindrului, ca în figura alăturată.
Pistonul este deplasat, spre dreapta, până ajunge la mijlocul cilindrului și este menținut în această poziție. Calculați diferența dintre presiunea oxigenului și presiunea azotului în această stare.
Arată baremul
Răspuns: 0,5 · 10⁵ Pa
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: 4p
p₁L₁S = p′₁(L/2)S - 1p
p₂(L − L₁)S = p′₂(L/2)S - 1p
Δp = p′₂ − p′₁ - 1p
rezultat final Δp = 0,5 · 10⁵ Pa - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un cilindru orizontal, cu pereții rigizi, are lungimea L = 120 cm. Un piston mobil, fără frecări, de grosime neglijabilă, împarte cilindrul în două compartimente. Un compartiment conține azot (μ₁ = 28 g/mol) la presiunea p₁ = 1,0·10⁵ Pa, iar celălalt conține oxigen (μ₂ = 32 g/mol). Cele două gaze, considerate ideale, sunt menținute la aceeași temperatură T = 500 K. Pistonul se află în echilibru, la distanța L₁ = 45 cm de capătul din stânga al cilindrului, ca în figura alăturată.
Calculați masa molară a amestecului obținut în urma înlăturării pistonului.
Arată baremul
Răspuns: μₐₘ = 30,5 g/mol
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
μₐₘ = mₐₘ/νₐₘ - 1p
mₐₘ = ν₁μ₁ + ν₂μ₂ - 1p
νₐₘ = ν₁ + ν₂ - 1p
rezultat final μₐₘ = 30,5 g/mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
În figura alăturată este reprezentat un cilindru în interiorul căruia se găsesc două pistoane A și B care se pot deplasa fără frecări. În compartimentul din stânga al cilindrului este închisă o cantitate ν₁ = 3 mol de oxigen (μ₁ = 32 g/mol), iar în compartimentul din dreapta este închisă o cantitate ν₂ = 1 mol de azot (μ₂ = 28 g/mol). Pistoanele sunt în echilibru mecanic, iar temperatura este aceeași în ambele compartimente.
Figura cilindrului cu pistoanele A și B este inclusă pe pagina 2 a subiectului.
Calculați masa oxigenului aflat în compartimentul din stânga al cilindrului.
Arată baremul
Răspuns: m₁ = 96·10⁻³ kg
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
m₁ = ν₁·μ₁ - 2p
rezultat final m₁ = 96·10⁻³ kg - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
În figura alăturată este reprezentat un cilindru în interiorul căruia se găsesc două pistoane A și B care se pot deplasa fără frecări. În compartimentul din stânga al cilindrului este închisă o cantitate ν₁ = 3 mol de oxigen (μ₁ = 32 g/mol), iar în compartimentul din dreapta este închisă o cantitate ν₂ = 1 mol de azot (μ₂ = 28 g/mol). Pistoanele sunt în echilibru mecanic, iar temperatura este aceeași în ambele compartimente.
Figura de pe pagina 2 prezintă oxigenul O₂ între peretele din stânga și pistonul A, iar azotul N₂ între pistoanele A și B.
Calculați raportul dintre volumul V₁ ocupat de oxigen și volumul V₂ ocupat de azot.
Arată baremul
Răspuns: 3
B. Subiectul al II-lea
b. Pentru: 4p
p₁V₁ = ν₁RT
p₂V₂ = ν₂RT
Cele două relații: 2p
p₁ = p₂ - 1p
rezultat final V₁/V₂ = 3 - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
În figura alăturată este reprezentat un cilindru în interiorul căruia se găsesc două pistoane A și B care se pot deplasa fără frecări. În compartimentul din stânga al cilindrului este închisă o cantitate ν₁ = 3 mol de oxigen (μ₁ = 32 g/mol), iar în compartimentul din dreapta este închisă o cantitate ν₂ = 1 mol de azot (μ₂ = 28 g/mol). Pistoanele sunt în echilibru mecanic, iar temperatura este aceeași în ambele compartimente.
Figura cilindrului cu pistoanele A și B este inclusă pe pagina 2 a subiectului.
Pistonul B este deplasat lent spre dreapta, pe distanța d = 4 cm, și menținut în această poziție. Temperatura gazelor nu se modifică. Calculați deplasarea x a pistonului A din poziția inițială până în poziția finală de echilibru.
Arată baremul
Răspuns: x = 3 cm
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: 4p
{ p₁V₁ = p₁′(V₁ + Sx)
p₂V₂ = p₂′(V₂ − Sx + Sd) } - 2p
p₁′ = p₂′ - 1p
rezultat final x = 3 cm - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
În figura alăturată este reprezentat un cilindru în interiorul căruia se găsesc două pistoane A și B care se pot deplasa fără frecări. În compartimentul din stânga al cilindrului este închisă o cantitate ν₁ = 3 mol de oxigen (μ₁ = 32 g/mol), iar în compartimentul din dreapta este închisă o cantitate ν₂ = 1 mol de azot (μ₂ = 28 g/mol). Pistoanele sunt în echilibru mecanic, iar temperatura este aceeași în ambele compartimente.
Figura de pe pagina 2 prezintă oxigenul O₂ între peretele din stânga și pistonul A, iar azotul N₂ între pistoanele A și B.
Calculați masa molară a amestecului de gaze obținut prin îndepărtarea pistonului A.
Arată baremul
Răspuns: 31 g/mol
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
μ_amestec = (ν₁μ₁ + ν₂μ₂)/(ν₁ + ν₂) - 3p
rezultat final μ_amestec = 31 g/mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
Un cilindru orizontal, închis la ambele capete, este împărțit în două compartimente printr-un piston termoizolant, de grosime neglijabilă și care se poate deplasa fără frecare. Într-un compartiment se află neon (μ₁ = 20 g/mol), iar în celălalt se află oxigen (μ₂ = 32 g/mol). Masele celor două gaze sunt egale. Temperatura în ambele compartimente este aceeași, t₁ = 27°C, iar pistonul se află în echilibru mecanic. Cantitatea totală de gaz din cilindru este ν = 6,5 mol. Gazele sunt considerate ideale.
Calculați raportul dintre lungimile compartimentelor ocupate de cele două gaze ℓ₁/ℓ₂.
Arată baremul
Răspuns: 1.6
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
p·ℓ₁·S = (m/μ₁)·R·T₁ - 1p
p·ℓ₂·S = (m/μ₂)·R·T₁ - 1p
rezultat final: ℓ₁/ℓ₂ = 1,6 - 1p
Se modifică temperatura oxigenului până la valoarea pentru care pistonul se află în echilibru la mijlocul cilindrului. Determinați variația temperaturii oxigenului, considerând că temperatura neonului nu se modifică.
Arată baremul
Răspuns: 180 K
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: 4p
ΔT = T₂ − T₁ - 1p
p′·(ℓ/2)·S = (m/μ₁)·R·T₁ - 1p
p′·(ℓ/2)·S = (m/μ₂)·R·T₂ - 1p
rezultat final: ΔT = 180 K - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un cilindru orizontal, închis la ambele capete, este împărțit în două compartimente printr-un piston termoizolant, de grosime neglijabilă și care se poate deplasa fără frecare. Într-un compartiment se află neon (μ₁ = 20 g/mol), iar în celălalt se află oxigen (μ₂ = 32 g/mol). Masele celor două gaze sunt egale. Temperatura în ambele compartimente este aceeași, t₁ = 27°C, iar pistonul se află în echilibru mecanic. Cantitatea totală de gaz din cilindru este ν = 6,5 mol. Gazele sunt considerate ideale.
Calculați masa molară a amestecului de gaze obținut prin îndepărtarea pistonului.
Arată baremul
Răspuns: μ̄ ≅ 24,6 g/mol
B. Subiectul al II-lea.
d. Pentru: 4p
μ̄ = 2m/(ν₁ + ν₂) - 1p
ν₁ = m/μ₁ - 1p
ν₂ = m/μ₂ - 1p
rezultat final: μ̄ ≅ 24,6 g/mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un cilindru orizontal, închis la ambele capete și având lungimea 2ℓ = 50 cm, este împărțit în două compartimente de volume egale de un piston subțire, termoizolant și care se poate deplasa etanș, fără frecări. Fiecare compartiment al cilindrului conține ν = 3 mol de oxigen cu masa molară μ = 32 g/mol la temperatura T = 300 K și presiunea p = 1,0·10⁵ Pa. Considerați că oxigenul are un comportament de gaz ideal.
Calculați masa totală de oxigen din cilindru.
Arată baremul
Răspuns: m_total = 192 g
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: - 4p
m = ν·μ - 2p
m_total = 2m - 1p
rezultat final m_total = 192 g - 1p
În compartimentul din stânga se introduce lent o cantitate suplimentară Δν = 1,5 mol de oxigen la aceeași temperatură T = 300 K. Calculați deplasarea pistonului din poziția inițială până în noua poziție de echilibru. Temperatura sistemului nu se modifică în timpul procesului.
Arată baremul
Răspuns: x = 5 cm
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: - 4p
p′(ℓ + x)S = ν′RT - 1p
p′(ℓ − x)S = νRT - 1p
ν′ = ν + Δν - 1p
rezultat final x = 5 cm - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un cilindru orizontal, închis la ambele capete și având lungimea 2ℓ = 50 cm, este împărțit în două compartimente de volume egale de un piston subțire, termoizolant și care se poate deplasa etanș, fără frecări. Fiecare compartiment al cilindrului conține ν = 3 mol de oxigen cu masa molară μ = 32 g/mol la temperatura T = 300 K și presiunea p = 1,0·10⁵ Pa. Considerați că oxigenul are un comportament de gaz ideal.
În compartimentul din stânga se introduce lent o cantitate suplimentară Δν = 1,5 mol de oxigen la aceeași temperatură T = 300 K. Temperatura sistemului nu se modifică în timpul procesului.
Calculați presiunea oxigenului din compartimentul în care s-a introdus cantitatea Δν de oxigen în starea finală.
Arată baremul
Răspuns: p′ = 1,25·10⁵ Pa
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: - 3p
p′·2ℓ·S = (2ν + Δν)RT - 1p
p·ℓ·S = νRT - 1p
rezultat final p′ = 1,25·10⁵ Pa - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
Două vase, cu pereți rigizi, sunt legate printr-un tub de volum neglijabil, prevăzut cu un robinet, inițial închis, ca în figura alăturată. Un vas conține o cantitate ν₁ = 1,5 mol de oxigen (μ₁ = 32 g/mol) la temperatura T₁ = 350 K, iar celălalt vas conține m₂ = 98 g de azot (μ₂ = 28 g/mol) la temperatura T₂ = 300 K. Volumul vasului în care se află oxigenul este de patru ori mai mare decât volumul vasului în care se găsește azotul. Căldura molară la volum constant este aceeași pentru ambele gaze. Întregul sistem este izolat adiabatic de mediul exterior.
Determinați masa de oxigen.
Arată baremul
Răspuns: m₁ = 48 g
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
m₁ = ν₁·μ₁ - 2p
rezultat final: m₁ = 48 g - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Două vase, cu pereți rigizi, sunt legate printr-un tub de volum neglijabil, prevăzut cu un robinet, inițial închis, ca în figura alăturată. Un vas conține o cantitate ν₁ = 1,5 mol de oxigen (μ₁ = 32 g/mol) la temperatura T₁ = 350 K, iar celălalt vas conține m₂ = 98 g de azot (μ₂ = 28 g/mol) la temperatura T₂ = 300 K. Volumul vasului în care se află oxigenul este de patru ori mai mare decât volumul vasului în care se găsește azotul. Căldura molară la volum constant este aceeași pentru ambele gaze. Întregul sistem este izolat adiabatic de mediul exterior.
Calculați raportul dintre presiunea oxigenului și cea a azotului.
Arată baremul
Răspuns: p₁/p₂ = 1/8
B. Subiectul al II-lea
b. Pentru: 4p
p₁V₁ = ν₁RT₁ - 1p
p₂·(V₁/4) = ν₂RT₂ - 1p
ν₂ = m₂/μ₂ - 1p
rezultat final: p₁/p₂ = 1/8 - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J/(mol·K). Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Două vase, cu pereți rigizi, sunt legate printr-un tub de volum neglijabil, prevăzut cu un robinet, inițial închis, ca în figura alăturată. Un vas conține o cantitate ν₁ = 1,5 mol de oxigen (μ₁ = 32 g/mol) la temperatura T₁ = 350 K, iar celălalt vas conține m₂ = 98 g de azot (μ₂ = 28 g/mol) la temperatura T₂ = 300 K. Volumul vasului în care se află oxigenul este de patru ori mai mare decât volumul vasului în care se găsește azotul. Căldura molară la volum constant este aceeași pentru ambele gaze. Întregul sistem este izolat adiabatic de mediul exterior.
La punctul c: Se deschide robinetul.
Determinați masa molară medie a amestecului obținut.
Arată baremul
Răspuns: 29,2 g/mol
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
ν_amestec = m_amestec/μ_amestec - 1p
ν_amestec = ν₁ + ν₂ - 1p
m_amestec = m₁ + m₂ - 1p
rezultat final: μ_amestec = 29,2 g/mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · (mol · K)⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un cilindru cu pereți izolați adiabatic este separat în două compartimente cu ajutorul unui piston termoconductor, inițial blocat, ca în figura alăturată. Primul compartiment are volumul V₁ = 3 L și conține 80 g de oxigen (μ₁ = 32 g/mol), iar al doilea compartiment are volumul V₂ = 3V₁ și conține 140 g de azot (μ₂ = 28 g/mol). Inițial, oxigenul se află la temperatura T₁ = 400 K, iar azotul la temperatura T₂ = 300 K. Cele două gaze sunt considerate ideale și au aceeași căldură molară la volum constant. Se neglijează capacitatea calorică a cilindrului și a pistonului.
Determinați cantitatea totală de gaz din cilindru.
Arată baremul
Răspuns: 7,5 mol
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 4p
ν₁ = m₁/μ₁ - 1p
ν₂ = m₂/μ₂ - 1p
ν = ν₁ + ν₂ - 1p
rezultat final: ν = 7,5 mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · (mol · K)⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un cilindru cu pereți izolați adiabatic este separat în două compartimente cu ajutorul unui piston termoconductor, inițial blocat, ca în figura alăturată. Primul compartiment are volumul V₁ = 3 L și conține 80 g de oxigen (μ₁ = 32 g/mol), iar al doilea compartiment are volumul V₂ = 3V₁ și conține 140 g de azot (μ₂ = 28 g/mol). Inițial, oxigenul se află la temperatura T₁ = 400 K, iar azotul la temperatura T₂ = 300 K.
Cele două gaze sunt considerate ideale și au aceeași căldură molară la volum constant. Se neglijează capacitatea calorică a cilindrului și a pistonului.
Pistonul este deblocat și deplasat lent, fără frecare, până când cele două gaze ajung în echilibru termic, iar pistonul, lăsat liber, este în echilibru mecanic. Calculați volumul compartimentului ocupat de azot în această stare.
Arată baremul
Răspuns: V₂′ = 8 L
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: 4p
p′ · V₁′ = (m₁/μ₁) · R · Tₑ 1p
p′ · V₂′ = (m₂/μ₂) · R · Tₑ 1p
V₁′ + V₂′ = 4 · V₁ 1p
rezultat final V₂′ = 8 L 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · (mol · K)⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un cilindru cu pereți izolați adiabatic este separat în două compartimente cu ajutorul unui piston termoconductor, inițial blocat, ca în figura alăturată. Primul compartiment are volumul V₁ = 3 L și conține 80 g de oxigen (μ₁ = 32 g/mol), iar al doilea compartiment are volumul V₂ = 3V₁ și conține 140 g de azot (μ₂ = 28 g/mol). Inițial, oxigenul se află la temperatura T₁ = 400 K, iar azotul la temperatura T₂ = 300 K. Cele două gaze sunt considerate ideale și au aceeași căldură molară la volum constant. Se neglijează capacitatea calorică a cilindrului și a pistonului.
c. Pistonul este deblocat și deplasat lent, fără frecare, până când cele două gaze ajung în echilibru termic, iar pistonul, lăsat liber, este în echilibru mecanic. Calculați volumul compartimentului ocupat de azot în această stare.
Calculați valoarea temperaturii de echilibru.
Arată baremul
Răspuns: Tₑ ≅ 333 K
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
U_i = U_f - 1p
U_i = ν₁CᵥT₁ + ν₂CᵥT₂ - 1p
U_f = ν₁CᵥTₑ + ν₂CᵥTₑ - 1p
rezultat final Tₑ ≅ 333 K - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
O masă m = 280 g de azot molecular (μ = 28 g/mol; Cᵥ = 2,5R) ocupă, în starea inițială, volumul V₁ la temperatura T₁ = 320 K și presiunea p₁ = 831 kPa. Gazul, considerat ideal, este comprimat la temperatură constantă, până la înjumătățirea volumului, iar apoi este încălzit la presiune constantă, până revine la volumul inițial V₁.
Determinați: volumul inițial ocupat de gaz;
Arată baremul
Răspuns: V₁ = 32·10⁻³ m³
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
p₁·V₁ = (m/μ)·R·T₁ - 2p
rezultat final V₁ = 32·10⁻³ m³ - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
Un recipient cu pereți rigizi, izolat adiabatic de exterior, este împărțit în două compartimente de volume V₁ și V₂ printr-un piston mobil, termoconductor, care se poate deplasa fără frecare, ca în figura alăturată. În cele două compartimente se află cantități egale din două gaze considerate ideale. În compartimentul 1 se află heliu (μ₁ = 4 g/mol, C_v₁ = 1,5R), iar în compartimentul 2 se află oxigen (μ₂ = 32 g/mol, C_v₂ = 2,5R). Inițial heliul se află la temperatura t₁ = 127°C și presiunea p = 1,8 · 10⁵ Pa, iar oxigenul la temperatura t₂ = 47°C și presiunea p = 1,8 · 10⁵ Pa. Determinați:
raportul dintre densitatea oxigenului și cea a heliului în starea inițială;
Arată baremul
Răspuns: 10
II.a. Pentru: 3p
ρ = (p · μ)/(R · T) - 2p
rezultat final ρ₂/ρ₁ = 10 - 1p
raportul dintre volumul V₁′ ocupat de heliu în starea finală (după ce gazele ajung la echilibru termic și pistonul este în echilibru mecanic) și volumul ocupat de heliu în starea inițială;
Arată baremul
Răspuns: V₁′/V₁ = 9/10
b. Pentru: 4p
V₁′ = V₂′ - 1p
V₁ + V₂ = 2V₁′ - 1p
V₁/V₂ = T₁/T₂ - 1p
rezultat final V₁′/V₁ = 9/10 - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
Un recipient cu pereți rigizi, izolat adiabatic de exterior, este împărțit în două compartimente de volume V₁ și V₂ printr-un piston mobil, termoconductor, care se poate deplasa fără frecare, ca în figura alăturată. În cele două compartimente se află cantități egale din două gaze considerate ideale. În compartimentul 1 se află heliu (μ₁ = 4 g/mol, Cᵥ₁ = 1,5R), iar în compartimentul 2 se află oxigen (μ₂ = 32 g/mol, Cᵥ₂ = 2,5R). Inițial heliul se află la temperatura t₁ = 127 °C și presiunea p = 1,8·10⁵ Pa, iar oxigenul la temperatura t₂ = 47 °C și presiunea p = 1,8·10⁵ Pa.
Determinați: temperatura de echilibru la care ajung gazele;
Arată baremul
Răspuns: T = 350 K
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: 4p
Uᵢ = U_f - 1p
Uᵢ = νCᵥ₁T₁ + νCᵥ₂T₂ - 1p
U_f = νCᵥ₁T + νCᵥ₂T - 1p
rezultat final T = 350 K - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
O masă m = 70 g de azot (μ = 28 g/mol) este închisă etanș într-un cilindru orizontal, cu ajutorul unui piston care se poate deplasa fără frecare, ca în figura alăturată. Aerul din exterior este tot timpul la presiunea p₀ = 10⁵ Pa. Inițial pistonul este în echilibru, iar temperatura azotului este t₁ = 7°C.
Figura aferentă subiectului II se află pe pagina 2.
Calculați numărul de molecule de azot din cilindru.
Arată baremul
Răspuns: N ≅ 1,5·10²⁴ molecule
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
N = ν·N_A - 1p
ν = m/μ - 1p
rezultat final: N ≅ 1,5·10²⁴ molecule - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
O masă m = 70 g de azot (μ = 28 g/mol) este închisă etanș într-un cilindru orizontal, cu ajutorul unui piston care se poate deplasa fără frecare, ca în figura alăturată. Aerul din exterior este tot timpul la presiunea p₀ = 10⁵ Pa. Inițial pistonul este în echilibru, iar temperatura azotului este t₁ = 7°C.
Pistonul se blochează și, foarte lent, se introduce în compartiment azot, la temperatura t₁. După introducerea masei suplimentare de azot, gazul este încălzit până la t₂ = 27°C, iar presiunea acestuia devine p₂ = 1,5·10⁵ Pa. Determinați masa suplimentară de azot introdusă în compartiment.
Arată baremul
Răspuns: Δm = 28 g
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: 4p
p₀·V = (m/μ)RT₁ - 1p
p₂·V = (m₂/μ)RT₂ - 1p
m₂ = m + Δm - 1p
rezultat final: Δm = 28 g - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
O masă m = 70 g de azot (μ = 28 g/mol) este închisă etanș într-un cilindru orizontal, cu ajutorul unui piston care se poate deplasa fără frecare, ca în figura alăturată. Aerul din exterior este tot timpul la presiunea p₀ = 10⁵ Pa. Inițial pistonul este în echilibru, iar temperatura azotului este t₁ = 7°C.
Etapa descrisă la punctul c: Pistonul se blochează și, foarte lent, se introduce în compartiment azot, la temperatura t₁. După introducerea masei suplimentare de azot, gazul este încălzit până la t₂ = 27°C, iar presiunea acestuia devine p₂ = 1,5·10⁵ Pa.
Figura aferentă subiectului II se află pe pagina 2.
Pistonul este lăsat să se deplaseze liber, iar azotul este răcit. În starea finală pistonul este în echilibru, iar temperatura azotului este t₁ = 7°C. Determinați raportul dintre volumul azotului în starea finală și volumul inițial al azotului înainte de intoducerea cantității suplimentare de gaz.
Arată baremul
Răspuns: 1.4
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
p₀·V_f = ((m + Δm)/μ)RT₁ - 2p
V_f/V = (m + Δm)/m - 1p
rezultat final: V_f/V = 1,4 - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un cilindru orizontal de volum V = 22 L este împărțit în două compartimente printr-un piston subțire, termoizolant, care se poate mișca fără frecare. Pistonul se află inițial în echilibru. Într-un compartiment al cilindrului se află o masă m₁ = 11 g de dioxid de carbon (CO₂), cu masa molară μ₁ = 44 · 10⁻³ kg/mol, iar în celălalt compartiment se află o masă m₂ = 16 g oxigen (O₂), cu masa molară μ₂ = 32 · 10⁻³ kg/mol. Temperatura inițială a celor două gaze este t = 27 °C. Determinați:
cantitatea de oxigen din cilindru;
Arată baremul
Răspuns: 0,5 mol
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
ν₂ = m₂/μ₂ - 2p
rezultat final ν₂ = 0,5 mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
Un cilindru orizontal de volum V = 22 L este împărțit în două compartimente printr-un piston subțire, termoizolant, care se poate mișca fără frecare. Pistonul se află inițial în echilibru. Într-un compartiment al cilindrului se află o masă m₁ = 11 g de dioxid de carbon (CO₂), cu masa molară μ₁ = 44·10⁻³ kg/mol, iar în celălalt compartiment se află o masă m₂ = 16 g oxigen (O₂), cu masa molară μ₂ = 32·10⁻³ kg/mol. Temperatura inițială a celor două gaze este t = 27 °C.
Determinați densitatea dioxidului de carbon aflat în cilindru.
Arată baremul
Răspuns: ρ₁ = 1,5 kg/m³
b. Pentru: 4p
ρ₁ = m/V₁ - 1p
V = V₁ + V₂ - 2p
rezultat final ρ₁ = 1,5 kg/m³ - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un cilindru orizontal de volum V = 22 L este împărțit în două compartimente printr-un piston subțire, termoizolant, care se poate mișca fără frecare. Pistonul se află inițial în echilibru. Într-un compartiment al cilindrului se află o masă m₁ = 11 g de dioxid de carbon (CO₂), cu masa molară μ₁ = 44 · 10⁻³ kg/mol, iar în celălalt compartiment se află o masă m₂ = 16 g oxigen (O₂), cu masa molară μ₂ = 32 · 10⁻³ kg/mol. Temperatura inițială a celor două gaze este t = 27 °C. Determinați:
temperatura până la care trebuie încălzit dioxidul de carbon, astfel încât pistonul să împartă cilindrul în două compartimente de volume egale. Compartimentul care conține oxigen este menținut la temperatura inițială.
Arată baremul
Răspuns: 600 K
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
p′₁ · V/2 = ν₁RT′ - 1p
p′₂ · V/2 = ν₂RT - 1p
p′₁ = p′₂ - 1p
rezultat final T′ = 600 K - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un cilindru orizontal cu secțiunea S = 831 cm² și lungimea L = 60 cm, închis la ambele capete, este împărțit în două compartimente, A și B, printr-un piston subțire, care se poate mișca fără frecări. Inițial, în cele două compartimente se află cantități egale de azot (μ = 28 g/mol) la presiunea p₀ = 1 · 10⁵ Pa și la temperatura t = 27 °C. Se introduce în compartimentul A azot la temperatura t = 27 °C până când presiunea azotului din compartimentul B devine p = 3 · 10⁵ Pa.
Calculați: volumul inițial al compartimentului A;
Arată baremul
Răspuns: Vᴬ ≅ 25 · 10⁻³ m³
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
Vᴬ = Vᴮ - 1p
Vᴬ = S · L/2 - 1p
rezultat final Vᴮ ≅ 25 · 10⁻³ m³ - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un cilindru orizontal cu secțiunea S = 831 cm² și lungimea L = 60 cm, închis la ambele capete, este împărțit în două compartimente, A și B, printr-un piston subțire, care se poate mișca fără frecări. Inițial, în cele două compartimente se află cantități egale de azot (μ = 28 g/mol) la presiunea p₀ = 1 · 10⁵ Pa și la temperatura t = 27 °C. Se introduce în compartimentul A azot la temperatura t = 27 °C până când presiunea azotului din compartimentul B devine p = 3 · 10⁵ Pa. Calculați:
masa de azot care s-a introdus suplimentar în compartimentul A.
Arată baremul
Răspuns: 112 g
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
p · V′ₐ = ((m + Δm)/μ)RT - 1p
m = ν · μ - 1p
V′ₐ = S · (L/2 + x) - 1p
rezultat final Δm = 112 g - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un balon rigid (A) este conectat printr-un tub de volum neglijabil cu un cilindru (B), închis cu ajutorul unui piston etanș. Pistonul are aria S = 30 cm² și inițial este blocat la capătul cilindrului, ca în figura alăturată. Balonul A are volumul V₁ = 3 L și conține gaz ideal la presiunea p₁ = 1,4·10⁵ Pa și temperatura T₁ = 280 K. Presiunea atmosferică este p₀ = 1,0·10⁵ Pa.
Figura aferentă problemei II se află pe pagina 2 a subiectului.
Calculați cantitatea de gaz din balonul A.
Arată baremul
Răspuns: ν ≅ 0,18 mol
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
p₁V₁ = νRT₁ - 2p
rezultat final ν ≅ 0,18 mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
Un balon rigid (A) este conectat printr-un tub de volum neglijabil cu un cilindru (B), închis cu ajutorul unui piston etanș. Pistonul are aria S = 30 cm² și inițial este blocat la capătul cilindrului, ca în figura alăturată. Balonul A are volumul V₁ = 3 L și conține gaz ideal la presiunea p₁ = 1,4·10⁵ Pa și temperatura T₁ = 280 K. Presiunea atmosferică este p₀ = 1,0·10⁵ Pa.
Pistonul fiind blocat, calculați temperatura T₂ la care trebuie răcit gazul pentru ca presiunea acestuia să devină egală cu presiunea atmosferică.
Arată baremul
Răspuns: T₂ = 200 K
B. Subiectul al II-lea
b. Pentru: 4p
p₁/T₁ = p₀/T₂ - 3p
rezultat final T₂ = 200 K - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un balon rigid (A) este conectat printr-un tub de volum neglijabil cu un cilindru (B), închis cu ajutorul unui piston etanș. Pistonul are aria S = 30 cm² și inițial este blocat la capătul cilindrului, ca în figura alăturată. Balonul A are volumul V₁ = 3 L și conține gaz ideal la presiunea p₁ = 1,4·10⁵ Pa și temperatura T₁ = 280 K. Presiunea atmosferică este p₀ = 1,0·10⁵ Pa.
Etapa precedentă, descrisă la punctul b: «Pistonul fiind blocat, calculați temperatura T₂ la care trebuie răcit gazul pentru ca presiunea acestuia să devină egală cu presiunea atmosferică.»
Figura aferentă problemei II se află pe pagina 2 a subiectului.
După răcire se deblochează pistonul și se încălzește gazul cu ΔT = 120 K, până la temperatura T₃. Pistonul se deplasează fără frecare și rămâne în interiorul cilindrului. Calculați distanța pe care s-a deplasat pistonul.
Arată baremul
Răspuns: d = 0,6 m
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: 4p
V₁/T₂ = (V₁ + V₂)/(T₂ + ΔT) - 2p
V₂ = S·d - 1p
rezultat final d = 0,6 m - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
Un balon rigid (A) este conectat printr-un tub de volum neglijabil cu un cilindru (B), închis cu ajutorul unui piston etanș. Pistonul are aria S = 30 cm² și inițial este blocat la capătul cilindrului, ca în figura alăturată. Balonul A are volumul V₁ = 3 L și conține gaz ideal la presiunea p₁ = 1,4·10⁵ Pa și temperatura T₁ = 280 K. Presiunea atmosferică este p₀ = 1,0·10⁵ Pa.
Etapele precedente din enunț:
b. Pistonul fiind blocat, calculați temperatura T₂ la care trebuie răcit gazul pentru ca presiunea acestuia să devină egală cu presiunea atmosferică.
c. După răcire se deblochează pistonul și se încălzește gazul cu ΔT = 120 K, până la temperatura T₃. Pistonul se deplasează fără frecare și rămâne în interiorul cilindrului. Calculați distanța pe care s-a deplasat pistonul.
Temperatura este menținută la valoarea T₃, iar pistonul este readus în poziția inițială. Calculați presiunea gazului în starea finală.
Arată baremul
Răspuns: p₂ = 1,6·10⁵ Pa
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
p₂V₁ = p₀(V₁ + V₂) - 3p
rezultat final p₂ = 1,6·10⁵ Pa - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
O butelie cu volumul V = 83,1 L conține un amestec de heliu (μ_He = 4 g/mol) și neon (μ_Ne = 20 g/mol) la temperatura T = 300 K. Ambele gaze au căldura molară la volum constant C_V = 1,5R. Cantitatea totală de gaz din butelie este ν = 5 mol, iar cantitatea de heliu este de patru ori mai mare decât cantitatea de neon.
Calculați presiunea amestecului de gaze din butelie.
Arată baremul
Răspuns: p = 1,5 · 10⁵ Pa
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
pV = νRT - 2p
rezultat final p = 1,5 · 10⁵ Pa - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
O butelie cu volumul V = 83,1 L conține un amestec de heliu (μ_He = 4 g/mol) și neon (μ_Ne = 20 g/mol) la temperatura T = 300 K. Ambele gaze au căldura molară la volum constant C_V = 1,5R. Cantitatea totală de gaz din butelie este ν = 5 mol, iar cantitatea de heliu este de patru ori mai mare decât cantitatea de neon.
Calculați raportul dintre masa de heliu și masa de neon din butelie.
Arată baremul
Răspuns: m_He/m_Ne = 4/5
B. Subiectul al II-lea, b. Pentru: 4p
m_He/m_Ne = (ν_He μ_He)/(ν_Ne μ_Ne) - 1p
ν_He/ν_Ne = 4 - 2p
rezultat final m_He/m_Ne = 4/5 - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
O butelie cu volumul V = 83,1 L conține un amestec de heliu (μHe = 4 g/mol) și neon (μNe = 20 g/mol) la temperatura T = 300 K. Ambele gaze au căldura molară la volum constant Cᵥ = 1,5R. Cantitatea totală de gaz din butelie este ν = 5 mol, iar cantitatea de heliu este de patru ori mai mare decât cantitatea de neon.
Calculați masa molară a amestecului de gaze din butelie.
Arată baremul
Răspuns: μamestec = 7,2 g/mol
B. Subiectul al II-lea.
c. Pentru: 4p
ν = (mHe + mNe)/μamestec - 1p
mHe = (4/5)νμHe, mNe = (1/5)νμNe - 2p
rezultat final μamestec = 7,2 g/mol - 1p
Se deschide robinetul buteliei, se elimină Δm = 7,2 g din masa inițială de amestec. Robinetul se închide și amestecul rămas se încălzește cu 20 °C. Aflați căldura primită de amestecul de gaze în timpul încălzirii.
Arată baremul
Răspuns: Q ≅ 1 kJ
B. Subiectul al II-lea.
d. Pentru: 4p
ν′ = ν − Δm/μamestec - 1p
Q = ν′CᵥΔT - 2p
rezultat final Q ≅ 1 kJ - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Cilindrul vertical din figură are lungimea L = 60 cm. Pistonul mobil, de grosime neglijabilă, delimitează două compartimente și se poate deplasa fără frecări. Pistonul se află în echilibru la mijlocul cilindrului. Un compartiment conține heliu (μ₁ = 4 g/mol) la presiunea p₁, iar celălalt conține azot molecular (μ₂ = 28 g/mol) la presiunea p₂ = 2p₁. Întregul sistem este menținut la temperatura T.
Figura de pe pagina 2 reprezintă cilindrul vertical, cu heliul deasupra pistonului și azotul dedesubt; lungimea cilindrului este indicată prin L.
Calculați raportul dintre cantitatea de azot și cea de heliu.
Arată baremul
Răspuns: 2
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
p₁(L/2)S = ν₁RT - 1p
p₂(L/2)S = ν₂RT - 1p
rezultat final ν₂/ν₁ = 2 - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Cilindrul vertical din figură are lungimea L = 60 cm. Pistonul mobil, de grosime neglijabilă, delimitează două compartimente și se poate deplasa fără frecări. Pistonul se află în echilibru la mijlocul cilindrului. Un compartiment conține heliu (μ₁ = 4 g/mol) la presiunea p₁, iar celălalt conține azot molecular (μ₂ = 28 g/mol) la presiunea p₂ = 2p₁. Întregul sistem este menținut la temperatura T.
Figura de pe pagina 2 reprezintă cilindrul vertical, cu heliul deasupra pistonului și azotul dedesubt; lungimea cilindrului este indicată prin L.
Etapa precedentă, din punctul b: Se aduce cilindrul în poziție orizontală.
Cilindrul este menținut orizontal. În compartimentul care conține heliu se introduce o cantitate suplimentară de heliu, la aceeași temperatură T, astfel încât pistonul să revină la mijlocul cilindrului. Calculați valoarea raportului dintre cantitatea de azot și cantitatea suplimentară de heliu introdusă.
Arată baremul
Răspuns: 2
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: 4p
p₁″(L/2)S = (ν₁ + Δν)RT - 1p
p₂″(L/2)S = ν₂RT - 1p
p₁″ = p₂″ - 1p
rezultat final ν₂/Δν = 2 - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Cilindrul vertical din figură are lungimea L = 60 cm. Pistonul mobil, de grosime neglijabilă, delimitează două compartimente și se poate deplasa fără frecări. Pistonul se află în echilibru la mijlocul cilindrului. Un compartiment conține heliu (μ₁ = 4 g/mol) la presiunea p₁, iar celălalt conține azot molecular (μ₂ = 28 g/mol) la presiunea p₂ = 2p₁. Întregul sistem este menținut la temperatura T.
Figura de pe pagina 2 reprezintă cilindrul vertical, cu heliul deasupra pistonului și azotul dedesubt; lungimea cilindrului este indicată prin L.
Etapa precedentă, din punctul b: Se aduce cilindrul în poziție orizontală.
Etapa precedentă, din punctul c: Cilindrul este menținut orizontal. În compartimentul care conține heliu se introduce o cantitate suplimentară de heliu, la aceeași temperatură T, astfel încât pistonul să revină la mijlocul cilindrului.
Calculați masa molară medie a amestecului format dacă, după introducerea heliului suplimentar, se îndepărtează pistonul.
Arată baremul
Răspuns: 16 g/mol
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
ν_amestec = ν₁ + Δν + ν₂ - 1p
m_amestec = ν₂μ₂ + (ν₁ + Δν)μ₁ - 1p
ν_amestec = m_amestec/μ_amestec - 1p
rezultat final μ_amestec = 16 g/mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹. Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un vas cilindric orizontal, închis la ambele capete, este împărțit cu ajutorul unui piston termoizolant, care se poate mișca fără frecare, în două compartimente M și N, de volume V_M = 1,0 dm³ respectiv V_N = 2,0 dm³. Gazul din compartimentul M se află la presiunea p_M = 1,0·10⁵ Pa, iar gazul din compartimentul N la presiunea p_N = 2,0·10⁵ Pa. Inițial gazele se află la aceeași temperatură T, iar pistonul este blocat. Considerând cele două gaze ideale, determinați:
raportul dintre numărul de molecule aflate în compartimentul M și numărul de molecule aflate în compartimentul N;
Arată baremul
Răspuns: 0.25
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 4p
N₁/N₂ = (p_M V_M)/(p_N V_N) - 3p
rezultat final N₁/N₂ = 0,25 - 1p
volumul ocupat de gazul din compartimentul M, după deblocarea pistonului și stabilirea echilibrului mecanic, știind că în timpul procesului temperatura rămâne constantă în ambele compertimente;
Arată baremul
Răspuns: 0,6 dm³
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: 4p
V′_M/V′_N = (p_M V_M)/(p_N V_N) - 2p
V_M + V_N = V′_M + V′_N - 1p
rezultat final V′_M = 0,6 dm³ - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O incintă cu pereți rigizi are volumul V = 2,493 L și conține metan (μ₁ = 16 g/mol), la presiunea p₁ = 2,0·10⁵ Pa și temperatura T = 300 K. Incinta este conectată la un cilindru cu piston prin intermediul unui tub de volum neglijabil, prevăzut cu o supapă A, ca în figura alăturată. Supapa rămâne închisă atâta timp cât presiunea din incintă este mai mare decât presiunea din cilindru și se deschide când cele două presiuni devin egale. Inițial în cilindru se află heliu (μ₂ = 4 g/mol), la presiunea p₀ = 1,0·10⁵ Pa și aceeași temperatură T, iar pistonul se află la distanța ℓ = 15 cm de căpătul cilindrului. Aria secțiunii transversale a cilindrului este S = 166,2 cm². Prin împingerea pistonului heliul este introdus din cilindru în incintă. Temperatura gazelor nu se modifică. Determinați:
cantitatea de heliu aflată inițial în cilindru;
Arată baremul
Răspuns: ν₂ = 0,1 mol
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
p₀V₂ = ν₂RT - 1p
V₂ = ℓS - 1p
rezultat final ν₂ = 0,1 mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un recipient de volum 74,79 L, închis etanș cu o supapă, conține 90 g de gaz. Presiunea și temperatura gazului din interior sunt aceleași cu cele ale aerului exterior și au valorile p = 10⁵ Pa, respectiv t = 27 °C. Supapa se deschide atunci când diferența dintre presiunea gazului din interior și presiunea aerului exterior depășește valoarea Δp = 3 · 10⁴ Pa. Calculați:
masa molară a gazului din recipient;
Arată baremul
Răspuns: μ = 30 g/mol
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: - 4p
pV = (m/μ)RT - 3p
rezultat final μ = 30 g/mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un recipient de volum 74,79 L, închis etanș cu o supapă, conține 90 g de gaz. Presiunea și temperatura gazului din interior sunt aceleași cu cele ale aerului exterior și au valorile p = 10⁵ Pa, respectiv t = 27°C. Supapa se deschide atunci când diferența dintre presiunea gazului din interior și presiunea aerului exterior depășește valoarea Δp = 3 · 10⁴ Pa. Calculați:
densitatea inițială a gazului din recipient;
Arată baremul
Răspuns: ρ ≅ 1,2 kg/m³
B. Subiectul al II-lea
b. Pentru: 3p
ρ = m / V - 2p
rezultat final ρ ≅ 1,2 kg/m³ - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un recipient de volum 74,79 L, închis etanș cu o supapă, conține 90 g de gaz. Presiunea și temperatura gazului din interior sunt aceleași cu cele ale aerului exterior și au valorile p = 10⁵ Pa, respectiv t = 27 °C. Supapa se deschide atunci când diferența dintre presiunea gazului din interior și presiunea aerului exterior depășește valoarea Δp = 3 · 10⁴ Pa. Calculați:
masa de gaz care ar trebui eliminată din recipient, pentru ca presiunea să rămână p = 10⁵ Pa, atunci când temperatura gazului devine T″ = 540 K.
Arată baremul
Răspuns: Δm = 40 g
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: - 4p
pV = (m′/μ)R · T″ - 1p
Δm = m − m′ - 2p
rezultat final Δm = 40 g - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un cilindru cu lungimea ℓ = 1,75 m este împărțit în două compartimente, A și B, printr-un piston mobil, termoizolator, de grosime neglijabilă, care se poate deplasa fără frecări, ca în figura alăturată. Pistonul este inițial blocat. Compartimentul A conține heliu la presiunea pₐ = 2 atm, iar compartimentul B, închis cu un robinet (R), conține argon la presiunea pᵦ = 3 atm. Cele două gaze se află la aceeași temperatură, T = 300 K. Cantitatea totală de gaz din cilindru este ν = 5 mol, iar numărul de atomi de heliu este de patru ori mai mare decât numărul de atomi de argon.
Calculați cantitatea de heliu din compartimentul A.
Arată baremul
Răspuns: ν₁ = 4 mol
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
ν₁/ν₂ = N₁/N₂ = 4 - 1p
ν₁ + ν₂ = ν - 1p
rezultat final ν₁ = 4 mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un cilindru cu lungimea ℓ = 1,75 m este împărțit în două compartimente, A și B, printr-un piston mobil, termoizolator, de grosime neglijabilă, care se poate deplasa fără frecări, ca în figura alăturată. Pistonul este inițial blocat. Compartimentul A conține heliu la presiunea pₐ = 2 atm, iar compartimentul B, închis cu un robinet (R), conține argon la presiunea pᵦ = 3 atm. Cele două gaze se află la aceeași temperatură, T = 300 K. Cantitatea totală de gaz din cilindru este ν = 5 mol, iar numărul de atomi de heliu este de patru ori mai mare decât numărul de atomi de argon.
c. Calculați deplasarea pistonului după ce acesta se deblochează și ajunge în poziție de echilibru mecanic, temperatura gazelor rămânând constantă.
Se încălzește compartimentul A cu ΔT = 60 K apoi se deschide robinetul (R) și se scoate lent o cantitate de argon, până când pistonul revine în poziția inițială. Temperatura argonului rămâne constantă. Calculați cantitatea de argon care s-a scos din cilindru.
Arată baremul
Răspuns: Δν = 0,2 mol
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
pSℓₐ = ν₁R(T + ΔT) - 1p
pSℓᵦ = ν′₂RT - 1p
Δν = ν₂ − ν′₂ - 1p
rezultat final Δν = 0,2 mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
O masă m = 0,28 g de azot molecular, cu masa molară μ = 28 g/mol, ocupă în starea inițială volumul V₁ la temperatura t₁ = 227 °C și se află la presiunea p₁ = 831 kPa. Gazul, considerat ideal, se destinde la temperatură constantă până la dublarea volumului, iar apoi se răcește la presiune constantă până la volumul inițial V₁.
Calculați volumul ocupat de gaz în starea inițială.
Arată baremul
Răspuns: 5·10⁻⁵ m³
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
p₁·V₁ = (m/μ)·R·T₁ - 2p
rezultat final V₁ = 5·10⁻⁵ m³ - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
O masă m = 0,28 g de azot molecular, cu masa molară μ = 28 g/mol, ocupă în starea inițială volumul V₁ la temperatura t₁ = 227 °C și se află la presiunea p₁ = 831 kPa. Gazul, considerat ideal, se destinde la temperatură constantă până la dublarea volumului, iar apoi se răcește la presiune constantă până la volumul inițial V₁.
Masa m = 0,28 g de azot molecular este introdusă într-o incintă în care se află o cantitate ν_He = 0,03 mol de heliu (μ_He = 4 g/mol). Calculați masa molară medie a amestecului obținut.
Arată baremul
Răspuns: 10 g/mol
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
ν_am = m/μ + ν_He - 1p
m_am = m + ν_He·μ_He - 1p
μ_am = m_am/ν_am - 1p
rezultat final μ_am = 10 g/mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
O butelie cu volumul V = 16,62 L conține un amestec de oxigen (μ₁ = 32 g/mol) și heliu (μ₂ = 4 g/mol). Relația dintre cantitățile celor două gaze este ν₂ = 1,5ν₁. La temperatura t = 27°C, presiunea amestecului de gaze din butelie este p = 15 · 10⁵ Pa. Știind că C_V₁ = 2,5R și C_V₂ = 1,5R, determinați:
numărul total de molecule de gaz din butelie;
Arată baremul
Răspuns: N = 6,02 · 10²⁴
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 4p
pV = ν_am RT - 1p
N = ν_am · N_A - 1p
T = t + T₀ - 1p
rezultat final N = 6,02 · 10²⁴ - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O butelie cu volumul V = 16,62 L conține un amestec de oxigen (μ₁ = 32 g/mol) și heliu (μ₂ = 4 g/mol). Relația dintre cantitățile celor două gaze este ν₂ = 1,5ν₁. La temperatura t = 27 °C, presiunea amestecului de gaze din butelie este p = 15·10⁵ Pa. Știind că Cᵥ₁ = 2,5R și Cᵥ₂ = 1,5R, determinați:
masa amestecului de gaze din butelie;
Arată baremul
Răspuns: m = 152 g
B. Subiectul al II-lea
b. Pentru: 4p
m = m₁ + m₂ - 1p
m = ν₁μ₁ + ν₂μ₂ - 1p
νₐₘ = ν₁ + ν₂ - 1p
rezultat final m = 152 g - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Într-un cilindru orizontal se află azot (μ₁ = 28 g/mol) la temperatura T = 300 K și presiunea p₁ = 0,75 · 10⁵ Pa. Cilindrul este închis cu un piston etanș cu aria suprafeței S = 831 cm². Inițial deplasarea pistonului spre stânga este blocată, iar volumul ocupat de azot este V₁ = 16,62 L. În exterior se află aer la presiunea p₀ = 1 · 10⁵ Pa. Cilindrul este conectat cu o incintă de volum V₂ = 8,31 L prin intermediul unui tub de volum neglijabil prevăzut cu un robinet R, inițial închis, ca în figura alăturată. Incinta conține m₂ = 8 g de heliu (μ₂ = 4 g/mol), la temperatura T = 300 K. Robinetul se deschide lent. Pistonul se poate deplasa fără frecare. În timpul procesului temperatura este menținută constantă. Gazele sunt considerate ideale. Determinați:
densitatea azotului în starea inițială;
Arată baremul
Răspuns: ≅ 0,84 kg/m³
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 3p
ρ₁ = p₁μ₁/(RT) - 2p
rezultat final ρ₁ ≅ 0,84 kg/m³ - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Într-un cilindru orizontal se află azot (μ₁ = 28 g/mol) la temperatura T = 300 K și presiunea p₁ = 0,75·10⁵ Pa. Cilindrul este închis cu un piston etanș cu aria suprafeței S = 831 cm². Inițial deplasarea pistonului spre stânga este blocată, iar volumul ocupat de azot este V₁ = 16,62 L. În exterior se află aer la presiunea p₀ = 1·10⁵ Pa. Cilindrul este conectat cu o incintă de volum V₂ = 8,31 L prin intermediul unui tub de volum neglijabil prevăzut cu un robinet R, inițial închis, ca în figura alăturată. Incinta conține m₂ = 8 g de heliu (μ₂ = 4 g/mol), la temperatura T = 300 K. Robinetul se deschide lent. Pistonul se poate deplasa fără frecare. În timpul procesului temperatura este menținută constantă. Gazele sunt considerate ideale. Determinați:
distanța dintre poziția inițială a pistonului și poziția finală a acestuia în momentul atingerii stării de echilibru, considerând cilindrul suficient de lung;
Arată baremul
Răspuns: 45 cm
B. Subiectul al II-lea
b. Pentru: 4p
p₀(V₁ + xS + V₂) = (ν₁ + ν₂)RT - 1p
ν₁ = p₁V₁/(RT) - 1p
ν₂ = m₂/μ₂ - 1p
rezultat final x = 45 cm - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro N_A = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Într-un cilindru orizontal se află azot (μ₁ = 28 g/mol) la temperatura T = 300 K și presiunea p₁ = 0,75 · 10⁵ Pa. Cilindrul este închis cu un piston etanș cu aria suprafeței S = 831 cm². Inițial deplasarea pistonului spre stânga este blocată, iar volumul ocupat de azot este V₁ = 16,62 L. În exterior se află aer la presiunea p₀ = 1 · 10⁵ Pa. Cilindrul este conectat cu o incintă de volum V₂ = 8,31 L prin intermediul unui tub de volum neglijabil prevăzut cu un robinet R, inițial închis, ca în figura alăturată. Incinta conține m₂ = 8 g de heliu (μ₂ = 4 g/mol), la temperatura T = 300 K. Robinetul se deschide lent. Pistonul se poate deplasa fără frecare. În timpul procesului temperatura este menținută constantă. Gazele sunt considerate ideale. Determinați:
masa molară medie a amestecului de heliu și azot;
Arată baremul
Răspuns: 8,8 g/mol
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: 4p
ν₁ + ν₂ = (m₁ + m₂)/μ - 2p
m₁ = ρ₁V₁ - 1p
rezultat final μ = 8,8 g/mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02 · 10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J · mol⁻¹ · K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p · V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Într-un cilindru orizontal se află azot (μ₁ = 28 g/mol) la temperatura T = 300 K și presiunea p₁ = 0,75 · 10⁵ Pa. Cilindrul este închis cu un piston etanș cu aria suprafeței S = 831 cm². Inițial deplasarea pistonului spre stânga este blocată, iar volumul ocupat de azot este V₁ = 16,62 L. În exterior se află aer la presiunea p₀ = 1 · 10⁵ Pa. Cilindrul este conectat cu o incintă de volum V₂ = 8,31 L prin intermediul unui tub de volum neglijabil prevăzut cu un robinet R, inițial închis, ca în figura alăturată. Incinta conține m₂ = 8 g de heliu (μ₂ = 4 g/mol), la temperatura T = 300 K. Robinetul se deschide lent. Pistonul se poate deplasa fără frecare. În timpul procesului temperatura este menținută constantă. Gazele sunt considerate ideale. Determinați:
cantitatea minimă de amestec ce trebuie scoasă astfel încât pistonul să revină în poziția inițială.
Arată baremul
Răspuns: Δν = 1,5 mol
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
p₀(V₁ + V₂) = (ν₁ + ν₂ − Δν)RT - 3p
rezultat final: Δν = 1,5 mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
O butelie având volumul V₁ = 10 L conține aer la presiunea p₁ = 2,0·10⁵ Pa. Altă butelie, având volumul V₂ = 5,0 L, conține azot la presiunea p₂ = 3,0·10⁵ Pa. Cele două butelii sunt legate printr-un tub cu volum neglijabil prevăzut cu o membrană care se sparge dacă diferența dintre presiunile celor două gaze este Δp = 2,0·10⁵ Pa. Ambele gaze, considerate ideale, se află la temperatura t = 7 °C. Masa molară a aerului este μ₁ = 29·10⁻³ kg/mol, iar cea a azotului μ₂ = 28·10⁻³ kg/mol.
Determinați: numărul de molecule din aerul aflat în prima butelie;
Arată baremul
Răspuns: N₁ ≅ 5,2·10²³ molecule
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 4p
N₁ = (p₁V₁Nₐ)/(RT₁) - 3p
rezultat final: N₁ ≅ 5,2·10²³ molecule - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
O butelie având volumul V₁ = 10 L conține aer la presiunea p₁ = 2,0·10⁵ Pa. Altă butelie, având volumul V₂ = 5,0 L, conține azot la presiunea p₂ = 3,0·10⁵ Pa. Cele două butelii sunt legate printr-un tub cu volum neglijabil prevăzut cu o membrană care se sparge dacă diferența dintre presiunile celor două gaze este Δp = 2,0·10⁵ Pa. Ambele gaze, considerate ideale, se află la temperatura t = 7°C. Masa molară a aerului este μ₁ = 29·10⁻³ kg/mol, iar cea a azotului μ₂ = 28·10⁻³ kg/mol.
Determinați: densitatea azotului din cea de-a doua butelie;
Arată baremul
Răspuns: ρ₂ ≅ 3,6 kg/m³
B. Subiectul al II-lea
b. Pentru: 4p
ρ₂ = p₂μ₂/(RT) - 3p
rezultat final: ρ₂ ≅ 3,6 kg/m³ - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
O butelie având volumul V₁ = 10 L conține aer la presiunea p₁ = 2,0·10⁵ Pa. Altă butelie, având volumul V₂ = 5,0 L, conține azot la presiunea p₂ = 3,0·10⁵ Pa. Cele două butelii sunt legate printr-un tub cu volum neglijabil prevăzut cu o membrană care se sparge dacă diferența dintre presiunile celor două gaze este Δp = 2,0·10⁵ Pa. Ambele gaze, considerate ideale, se află la temperatura t = 7 °C. Masa molară a aerului este μ₁ = 29·10⁻³ kg/mol, iar cea a azotului μ₂ = 28·10⁻³ kg/mol.
Determinați: masa minimă de azot care trebuie introdusă suplimentar, la aceeași temperatură t, în butelia de volum V₂, pentru a produce spargerea membranei;
Arată baremul
Răspuns: Δm ≅ 6 g
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: 3p
Δm = ((p₁ + Δp)·V₂μ₂)/(RT) − (p₂V₂μ₂)/(RT) - 2p
rezultat final: Δm ≅ 6 g - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
O butelie având volumul V₁ = 10 L conține aer la presiunea p₁ = 2,0·10⁵ Pa. Altă butelie, având volumul V₂ = 5,0 L, conține azot la presiunea p₂ = 3,0·10⁵ Pa. Cele două butelii sunt legate printr-un tub cu volum neglijabil prevăzut cu o membrană care se sparge dacă diferența dintre presiunile celor două gaze este Δp = 2,0·10⁵ Pa. Ambele gaze, considerate ideale, se află la temperatura t = 7°C. Masa molară a aerului este μ₁ = 29·10⁻³ kg/mol, iar cea a azotului μ₂ = 28·10⁻³ kg/mol. Determinați:
Cerința precedentă, la care se referă introducerea azotului suplimentar:
c. masa minimă de azot care trebuie introdusă suplimentar, la aceeași temperatură t, în butelia de volum V₂, pentru a produce spargerea membranei;
masa molară a amestecului obținut după spargerea membranei, ca urmare a introducerii azotului suplimentar.
Arată baremul
Răspuns: μ = 28,5·10⁻³ kg/mol
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
μ = (m₁ + m₂)/(ν₁ + ν₂) - 1p
ν₁ = m₁/μ₁; ν₂ = m₂/μ₂ - 1p
m₁ = p₁V₁μ₁/(RT); m₂ = (p₁ + Δp)V₂μ₂/(RT) - 1p
rezultat final: μ = 28,5·10⁻³ kg/mol - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 6,02·10²³ mol⁻¹, constanta gazelor ideale R = 8,31 J·mol⁻¹·K⁻¹.
Între parametrii de stare ai gazului ideal într-o stare dată există relația: p·V = νRT.
II. Rezolvați următoarea problemă:
Un cilindru cu volumul V = 74,79 L este împărțit în trei compartimente de volume egale prin intermediul a două pistoane termoizolatoare, ca în figura alăturată. Pistoanele se pot deplasa fără frecări. Compartimentele A și C conțin heliu (μ₁ = 4 g/mol), iar compartimentul B conține neon (μ₂ = 20 g/mol) și este prevăzut cu un robinet închis, R. Gazele din cele trei compartimente se află la temperatura T = 300 K și la presiunea p₀ = 10⁵ N/m². Calculați:
numărul de atomi de neon din compartimentul B.
Arată baremul
Răspuns: 6,02·10²³ atomi
Se punctează oricare alte modalități de rezolvare corectă a cerințelor.
B. Subiectul al II-lea
II.a. Pentru: 4p
p₀V/3 = νₙₑRT - 2p
Nₙₑ = νₙₑNₐ - 1p
rezultat final Nₙₑ = 6,02·10²³ atomi - 1p
Se punctează oricare alte modalități de rezolvare corectă a cerințelor.
B. Subiectul al II-lea
b. Pentru: 3p
p₀V/3 = m′ₕₑRT/μ₁ - 2p
mₕₑ = 2m′ₕₑ
rezultat final mₕₑ = 8g - 1p
masa suplimentară de neon care trebuie introdusă prin robinetul R în compartimentul B, pentru ca volumul acestui compartiment să se dubleze. Masa de neon introdusă se află la temperatura T = 300 K.
Arată baremul
Răspuns: 60 g
B. Subiectul al II-lea
c. Pentru: 4p
p·2V/3 = (νₙₑ + Δm/μ₂)RT - 2p
p·V/6 = p₀·V/3 - 1p
rezultat final Δm = 60 g - 1p
temperatura la care trebuie răcit compartimentul B, după introducerea masei suplimentare, pentru ca pistoanele să revină în pozițiile inițiale, dacă cele două compartimente A și C sunt menținute la aceeași temperatură, T = 300 K.
Arată baremul
Răspuns: 75 K
B. Subiectul al II-lea
d. Pentru: 4p
2pV/(3T) = p′V/(3T′) - 2p
p′ = p₀ - 1p
rezultat final T′ = 75 K - 1p