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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate constantă de gaz ideal biatomic (C_V = 2,5 R) parcurge ciclul termodinamic 1–2–3–4–1 reprezentat în coordonate p–V ca în figura alăturată. În transformarea 4–1 temperatura este constantă. În starea 1 presiunea gazului are valoarea p₀ = 10⁵ Pa, iar volumul ocupat de gaz este V₀ = 2 L. Se consideră ln 2 ≅ 0,7.
Determinați: căldura primită de gaz în transformarea 1–2;
Arată baremul
Răspuns: 7 · 10² J
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
Q₁₂ = ν(C_V + R)(T₂ − T₁) - 1p
p₀V₀ = νRT₁ - 1p
p₀ · 2V₀ = νRT₂ - 1p
rezultat final Q₁₂ = 7 · 10² J - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate constantă de gaz ideal biatomic (C_V = 2,5R) parcurge ciclul termodinamic 1–2–3–4–1 reprezentat în coordonate p–V ca în figura alăturată. În transformarea 4–1 temperatura este constantă. În starea 1 presiunea gazului are valoarea p₀ = 10⁵ Pa, iar volumul ocupat de gaz este V₀ = 2 L. Se consideră ln 2 ≅ 0,7.
Diagrama ciclului termodinamic se află pe pagina 2.
Determinați: variația energiei interne a gazului în transformarea 2–3;
Arată baremul
Răspuns: 2·10³ J
B. Subiectul al III-lea
b. Pentru: - 3p
ΔU₂₃ = νC_V(T₃ − T₂) - 1p
3p₀·2V₀ = νRT₃ - 1p
rezultat final ΔU₂₃ = 2·10³ J - 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 cantitate constantă de gaz ideal biatomic (Cᵥ = 2,5R) parcurge ciclul termodinamic 1–2–3–4–1 reprezentat în coordonate p–V ca în figura alăturată. În transformarea 4–1 temperatura este constantă. În starea 1 presiunea gazului are valoarea p₀ = 10⁵ Pa, iar volumul ocupat de gaz este V₀ = 2 L. Se consideră ln 2 ≅ 0,7.
Diagrama p–V a ciclului este pe pagina 2 a subiectului.
Determinați: căldura schimbată de gaz cu mediul exterior în transformarea 4–1;
Arată baremul
Răspuns: Q₄₁ = 1,4·10² J
B. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
Q₄₁ = νRT₁ ln(V₀/V₄) - 1p
2p₀V₄ = p₀V₀ - 2p
rezultat final Q₄₁ = 1,4·10² J - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate constantă de gaz ideal biatomic (C_V = 2,5R) parcurge ciclul termodinamic 1–2–3–4–1 reprezentat în coordonate p–V ca în figura alăturată. În transformarea 4–1 temperatura este constantă. În starea 1 presiunea gazului are valoarea p₀ = 10⁵ Pa, iar volumul ocupat de gaz este V₀ = 2 L. Se consideră ln 2 ≅ 0,7.
Diagrama ciclului termodinamic se află pe pagina 2.
Determinați: lucrul mecanic efectuat de gaz în transformarea 3–4.
Arată baremul
Răspuns: −7,5·10² J
B. Subiectul al III-lea
d. Pentru: - 4p
L₃₄ = −(3p₀ + 2p₀)(2V₀ − V₄)/2 - 3p
rezultat final L₃₄ = −7,5·10² J - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate ν ≅ 0,24 mol (= (2/8,31) mol) de gaz ideal biatomic (Cᵥ = 2,5R) parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate presiune-volum ca în figura alăturată. În transformarea 3 → 1 temperatura gazului este constantă și are valoarea T₁ = 400 K. Considerați că ln 2 = 0,7. Calculați:
Figura de la pagina 2: starea 1 are coordonatele (V₁, p₁), starea 2 are coordonatele (2V₁, p₁), iar starea 3 are coordonatele (2V₁, p₃). Săgețile indică transformările 1 → 2, 2 → 3 și 3 → 1.
lucrul mecanic efectuat de gaz în transformarea 1 → 2;
Arată baremul
Răspuns: L₁₂ = 800 J
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: - 4p
L₁₂ = p₁(2V₁ − V₁) - 2p
p₁V₁ = νRT₁ - 1p
rezultat final L₁₂ = 800 J - 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 ≅ 0,24 mol (= (2/8,31) mol) de gaz ideal biatomic (Cᵥ = 2,5R) parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate presiune-volum ca în figura alăturată. În transformarea 3 → 1 temperatura gazului este constantă și are valoarea T₁ = 400 K. Considerați că ln 2 = 0,7.
Calculați: variația energiei interne a gazului în transformarea 1 → 2;
Arată baremul
Răspuns: ΔU₁₂ = 2 kJ
B. Subiectul al III-lea, b. Pentru: 4p
ΔU₁₂ = νCᵥ(T₂ − T₁) - 2p
T₂ = 2T₁ - 1p
rezultat final ΔU₁₂ = 2 kJ - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate ν ≅ 0,24 mol (= (2/8,31) mol) de gaz ideal biatomic (Cᵥ = 2,5R) parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate presiune-volum ca în figura alăturată. În transformarea 3 → 1 temperatura gazului este constantă și are valoarea T₁ = 400 K. Considerați că ln 2 = 0,7. Calculați:
Figura de la pagina 2: starea 1 are coordonatele (V₁, p₁), starea 2 are coordonatele (2V₁, p₁), iar starea 3 are coordonatele (2V₁, p₃). Săgețile indică transformările 1 → 2, 2 → 3 și 3 → 1.
căldura cedată de gaz pe parcursul unui ciclu;
Arată baremul
Răspuns: Q_c = −2,56 kJ
B. Subiectul al III-lea
c. Pentru: - 4p
Q_c = Q₂₃ + Q₃₁ - 1p
Q₂₃ = νCᵥ(T₁ − T₂) - 1p
Q₃₁ = νRT₁ ln(V₁/(2V₁)) - 1p
rezultat final Q_c = −2,56 kJ - 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 ≅ 0,24 mol (= (2/8,31) mol) de gaz ideal biatomic (Cᵥ = 2,5R) parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate presiune-volum ca în figura alăturată. În transformarea 3 → 1 temperatura gazului este constantă și are valoarea T₁ = 400 K. Considerați că ln 2 = 0,7. Calculați:
Calculați randamentul unui motor termic care ar funcționa după acest ciclu.
Arată baremul
Răspuns: η = 3/35 ≅ 8,6%
B. Subiectul al III-lea, d. Pentru: 3p
η = 1 − |Q_c|/Q_p - 1p
Q_p = L₁₂ + ΔU₁₂ - 1p
rezultat final η = 3/35 ≅ 8,6% - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate de gaz ideal monoatomic (C_V = 1,5R) efectuează un proces ciclic format din următoarele transformări cvasistatice: 1→2 încălzire izocoră până la p₂ = 4·p₁; 2→3 destindere izotermă până la V₃ = 3·V₁; 3→4 răcire izocoră până la presiunea inițială și 4→1 răcire izobară până în starea inițială. În starea inițială gazul ocupă volumul V₁ = 10 L la presiunea p₁ = 1,0·10⁵ Pa. Se consideră ln 3 = 1,1.
Reprezentați procesul ciclic în coordonate p – V.
Arată baremul
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: - 4p
reprezentare corectă - 4p
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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate de gaz ideal monoatomic (C_V = 1,5R) efectuează un proces ciclic format din următoarele transformări cvasistatice: 1→2 încălzire izocoră până la p₂ = 4·p₁; 2→3 destindere izotermă până la V₃ = 3·V₁; 3→4 răcire izocoră până la presiunea inițială și 4→1 răcire izobară până în starea inițială. În starea inițială gazul ocupă volumul V₁ = 10 L la presiunea p₁ = 1,0·10⁵ Pa. Se consideră ln 3 = 1,1.
Determinați lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior în cursul unui proces ciclic.
Arată baremul
Răspuns: 2,4 kJ
B. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
L_t = L₂₃ + L₄₁ - 1p
L₂₃ = p₂V₁ ln(V₃/V₂) - 1p
L₄₁ = −2·p₁V₁ - 1p
rezultat final L_t = 2,4 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate de gaz ideal monoatomic (Cᵥ = 1,5R) efectuează un proces ciclic format din următoarele transformări cvasistatice: 1→2 încălzire izocoră până la p₂ = 4 · p₁; 2→3 destindere izotermă până la V₃ = 3 · V₁; 3→4 răcire izocoră până la presiunea inițială și 4→1 răcire izobară până în starea inițială. În starea inițială gazul ocupă volumul V₁ = 10 L la presiunea p₁ = 1,0 · 10⁵ Pa. Se consideră ln 3 = 1,1.
Determinați căldura primită de gaz din mediul exterior în cursul unui proces ciclic.
Arată baremul
Răspuns: 8,9 kJ
B. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
Q₁₂ = νCᵥ(T₂ − T₁) - 1p
Q₂₃ = L₂₃ - 1p
Q_primit = Q₁₂ + Q₂₃ - 1p
rezultat final Q_primit = 8,9 kJ - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate de gaz ideal monoatomic (C_V = 1,5R) efectuează un proces ciclic format din următoarele transformări cvasistatice: 1→2 încălzire izocoră până la p₂ = 4·p₁; 2→3 destindere izotermă până la V₃ = 3·V₁; 3→4 răcire izocoră până la presiunea inițială și 4→1 răcire izobară până în starea inițială. În starea inițială gazul ocupă volumul V₁ = 10 L la presiunea p₁ = 1,0·10⁵ Pa. Se consideră ln 3 = 1,1.
Calculați randamentul unui motor Carnot care ar funcționa între temperaturile extreme ale ciclului descris.
Arată baremul
Răspuns: 75%
B. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 3p
η_C = 1 − T₁/T₃ - 1p
T₃ = 4·T₁ - 1p
rezultat final η_C = 75% - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate ν = (2/8,31) mol (≅ 0,24 mol) de gaz ideal monoatomic, având căldura molară la volum constant Cᵥ = 1,5R, parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate presiune-volum ca în figura alăturată. În starea 1 temperatura gazului are valoarea T₁ = 300 K.
Calculați: variația energiei interne a gazului în transformarea 3 → 1;
Arată baremul
Răspuns: ΔU₃₁ = −2,7 · 10³ J
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
ΔU₃₁ = νCᵥ(T₁ − T₃) - 1p
p₂ = 2p₁ - 1p
T₃ = 4T₁ - 1p
rezultat final ΔU₃₁ = −2,7 · 10³ J - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate ν = (2/8,31) mol (≅ 0,24 mol) de gaz ideal monoatomic, având căldura molară la volum constant Cᵥ = 1,5R, parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate presiune-volum ca în figura alăturată. În starea 1 temperatura gazului are valoarea T₁ = 300 K. Calculați:
Calculați lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior pe parcursul unui ciclu;
Arată baremul
Răspuns: L = 3·10² J
B. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
L = p₁V₁/2 - 2p
p₁·V₁ = νRT₁ - 1p
rezultat final L = 3·10² J - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate ν = (2/8,31) mol (≅ 0,24 mol) de gaz ideal monoatomic, având căldura molară la volum constant C_v = 1,5R, parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate presiune-volum ca în figura alăturată. În starea 1 temperatura gazului are valoarea T₁ = 300 K.
Calculați: randamentul unui motor termic care ar funcționa după acest ciclu.
Arată baremul
Răspuns: η = 1/13 ≅ 7,7%
B. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 3p
η = L/Q_p - 1p
Q_p = L + |Q_c| - 1p
rezultat final η = 1/13 ≅ 7,7% - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate dată de gaz ideal poliatomic (Cᵥ = 3R) suferă o transformare ciclică 1-2-3-1, reprezentată în coordonate p-V în figura alăturată. În procesul 3-1 temperatura este constantă. Se cunosc: p₁ = 2,0·10⁵ Pa, V₁ = 40 L, V₃ = 0,5V₁. Se consideră ln 2 = 0,7. Determinați:
volumul gazului în starea 2;
Arată baremul
Răspuns: V₂ = 10 L
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: - 3p
p₃V₃ = p₁V₁ - 1p
p₁/V₂ = p₃/V₃ - 1p
rezultat final: V₂ = 10 L - 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 dată de gaz ideal poliatomic (C_V = 3R) suferă o transformare ciclică 1-2-3-1, reprezentată în coordonate p-V în figura alăturată. În procesul 3-1 temperatura este constantă. Se cunosc: p₁ = 2,0·10⁵ Pa, V₁ = 40 L, V₃ = 0,5V₁. Se consideră ln 2 = 0,7.
Determinați: lucrul mecanic schimbat de gaz cu exteriorul în timpul transformării 2-3-1;
Arată baremul
Răspuns: 8,6 kJ
B. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
L₂₋₃₋₁ = L₂₋₃ + L₃₋₁ - 1p
L₂₋₃ = (p₂ + p₃)·(V₃ − V₂)/2 - 1p
L₃₋₁ = νRT₁ ln(V₁/V₃) - 1p
rezultat final: L₂₋₃₋₁ = 8,6 kJ - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate dată de gaz ideal poliatomic (C_V = 3R) suferă o transformare ciclică 1-2-3-1, reprezentată în coordonate p-V în figura alăturată. În procesul 3-1 temperatura este constantă. Se cunosc: p₁ = 2,0·10⁵ Pa, V₁ = 40 L, V₃ = 0,5V₁. Se consideră ln 2 = 0,7. Determinați:
randamentul unui motor termic care ar funcționa după un ciclu Carnot între temperaturile extreme atinse de gaz în cursul transformării ciclice descrise.
Arată baremul
Răspuns: η = 75%
B. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
η_c = 1 − T_rece/T_cald - 2p
T_rece/T_cald = T₂/T₁ - 1p
rezultat final: η = 75% - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate de gaz ideal monoatomic (Cᵥ = 1,5R) parcurge ciclul termodinamic 1 → 2 → 3 → 1 reprezentat în coordonate p–V în graficul din figura alăturată. Căldura primită de gaz în procesul 1 → 2 este Q₁₂ = 300 J. Temperatura gazului în starea 1 este T₁, iar în starea 2 este T₂ = 2T₁. Determinați:
variația energiei interne a gazului în procesul 1 → 2 → 3;
Arată baremul
Răspuns: ΔU₁₃ = 900 J
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
ΔU₁₃ = νCᵥ(T₃ − T₁) - 1p
Q₁₂ = νCᵥ(T₂ − T₁) - 1p
T₃ = 2T₂ - 1p
rezultat final ΔU₁₃ = 900 J - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate ν = 2,0 mol de oxigen, considerat gaz ideal, având căldura molară izocoră Cᵥ = 2,5R, parcurge transformarea 1 → 2 → 3 reprezentată în coordonate V − T în figura alăturată. Temperatura gazului în starea 1 are valoarea T₁ = 400 K.
Figura de pe pagina 2 face parte din enunț.
Reprezentați transformarea 1 → 2 → 3 în coordonate p − V.
Arată baremul
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
reprezentare corectă - 4p
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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate de gaz ideal biatomic (Cᵥ = 2,5R) parcurge ciclul termodinamic 1 → 2 → 3 → 4 → 1 reprezentat în coordonate p–V în figura alăturată. În transformarea 2 → 3 presiunea variază direct proporțional cu volumul, iar temperatura gazului în starea 3 este egală cu temperatura din starea 4. Se cunoaște că energia internă a gazului în starea 1 are valoarea U₀ = 750 J.
Calculați: căldura primită de gaz pe transformarea 1 → 2;
Arată baremul
Răspuns: Q₁₂ = 750 J
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
U₀ = νCᵥT₁ - 1p
Q₁₂ = νCᵥ(T₂ − T₁) - 1p
T₂ = 2T₁ - 1p
rezultat final Q₁₂ = 750 J - 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 cantitate de gaz ideal biatomic (C_V = 2,5R) parcurge ciclul termodinamic 1 → 2 → 3 → 4 → 1 reprezentat în coordonate p–V în figura alăturată. În transformarea 2 → 3 presiunea variază direct proporțional cu volumul, iar temperatura gazului în starea 3 este egală cu temperatura din starea 4. Se cunoaște că energia internă a gazului în starea 1 are valoarea U₀ = 750 J.
Calculați: variația energiei interne a gazului pe transformarea 2 → 3;
Arată baremul
Răspuns: 4,5 kJ
B. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
ΔU₂₃ = νC_V(T₃ − T₂) - 1p
p₃ = 4p₀ - 1p
T₃ = 8T₁ - 1p
rezultat final ΔU₂₃ = 4,5 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate de gaz ideal biatomic (Cᵥ = 2,5R) parcurge ciclul termodinamic 1 → 2 → 3 → 4 → 1 reprezentat în coordonate p–V în figura alăturată. În transformarea 2 → 3 presiunea variază direct proporțional cu volumul, iar temperatura gazului în starea 3 este egală cu temperatura din starea 4. Se cunoaște că energia internă a gazului în starea 1 are valoarea U₀ = 750 J.
Calculați: lucrul mecanic efectuat de gaz pe transformarea 3 → 4;
Arată baremul
Răspuns: L₃₄ = 4,5 kJ
B. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 3p
L₃₄ = (p₃ + p₄)(V₄ − V₃)/2 - 1p
V₄ = 8V₀ - 1p
rezultat final L₃₄ = 4,5 kJ - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate ν = 1 mol de gaz ideal biatomic (Cᵥ = 2,5R) parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate V–T în figura alăturată. În starea 1 temperatura gazului are valoarea T₁ = 400 K, iar volumul în starea 2 este V₂ = 2V₁. Se cunoaște ln 2 ≅ 0,7.
Figura de pe pagina 2: axa orizontală T, axa verticală V; stările 1, 2 și 3 au coordonatele (T₁, V₁), (T₂, V₂), respectiv (T₁, V₂). Segmentul 1 → 2 este pe o dreaptă care trece prin origine, 2 → 3 este orizontal, iar 3 → 1 este vertical.
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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate ν = 1 mol de gaz ideal biatomic (Cᵥ = 2,5R) parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate V − T în figura alăturată. În starea 1 temperatura gazului are valoarea T₁ = 400 K, iar volumul în starea 2 este V₂ = 2V₁. Se cunoaște ln 2 ≅ 0,7.
Calculați variația energiei interne a gazului în transformarea 1 → 2.
Arată baremul
Răspuns: ΔU₁₂ = 8310 J
B. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
ΔU₁₂ = νCᵥ(T₂ − T₁) - 1p
T₂ = 2T₁ - 2p
rezultat final ΔU₁₂ = 8310 J - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate ν = 1 mol de gaz ideal biatomic (Cᵥ = 2,5R) parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate V–T în figura alăturată. În starea 1 temperatura gazului are valoarea T₁ = 400 K, iar volumul în starea 2 este V₂ = 2V₁. Se cunoaște ln 2 ≅ 0,7.
Figura de pe pagina 2: axa orizontală T, axa verticală V; stările 1, 2 și 3 au coordonatele (T₁, V₁), (T₂, V₂), respectiv (T₁, V₂). Segmentul 1 → 2 este pe o dreaptă care trece prin origine, 2 → 3 este orizontal, iar 3 → 1 este vertical.
Calculați lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior în transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1.
Arată baremul
Răspuns: 997,2 J
B. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
L_ciclu = L₁₂ + L₂₃ + L₃₁ - 1p
L_ciclu = νR(T₂ − T₁) + νRT₁ ln(V₁/V₂) - 2p
rezultat final L_ciclu = 997,2 J - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate de gaz ideal poliatomic (C_V = 3R) parcurge ciclul termodinamic 1 → 2 → 3 → 4 → 1 reprezentat în coordonate V–T în figura alăturată. Parametrii gazului în starea inițială sunt p₁ = 2,0·10⁵ Pa și V₁ = 1,0 dm³.
Diagrama de pe pagina 2 are T pe axa orizontală și V pe axa verticală. Stările sunt 1: (T₁, V₁), 2: (T₂, V₁), 3: (T₃, 2V₁), 4: (T₂, 2V₁). Segmentele 1 → 2 și 3 → 4 sunt orizontale. Segmentele oblice 2 → 3 și 4 → 1 au prelungirile punctate prin origine.
Reprezentați ciclul termodinamic în coordonate p–V.
Arată baremul
B. Subiectul al III-lea.
III.a. Pentru: 4p
reprezentare corectă a procesului ciclic în coordonatele p–V - 4p
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 cantitate de gaz ideal poliatomic (Cᵥ = 3R) parcurge ciclul termodinamic 1 → 2 → 3 → 4 → 1 reprezentat în coordonate V–T în figura alăturată. Parametrii gazului în starea inițială sunt p₁ = 2,0·10⁵ Pa și V₁ = 1,0 dm³.
Figura de la pagina 2 reprezintă stările 1 la (T₁, V₁), 2 la (T₂, V₁), 3 la (T₃, 2V₁) și 4 la (T₂, 2V₁). Segmentele 1–2 și 3–4 sunt orizontale. Segmentele 4–1 și 2–3 sunt pe drepte ale căror prelungiri punctate trec prin origine. Sensul ciclului este 1 → 2 → 3 → 4 → 1.
Calculați variația energiei interne a gazului între starea 1 și starea 3.
Arată baremul
Răspuns: 1,8 kJ
B. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
ΔU₁₃ = νCᵥ(T₃ − T₁) - 1p
p₁V₁ = νRT₁ - 1p
T₃ = 4T₁ - 1p
rezultat final: ΔU₁₃ = 1,8 kJ - 1p
Determinați randamentul unui motor termic care ar funcționa după un ciclu Carnot între temperaturile extreme atinse de gaz în decursul ciclului termodinamic dat.
Arată baremul
Răspuns: 75%
B. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 3p
η꜀ = 1 − T₁/T₃ - 2p
rezultat final: η꜀ = 75% - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate dată de gaz ideal monoatomic, având căldura molară la volum constant C_V = 1,5R, parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 4 → 1 reprezentată în coordonate presiune-volum ca în figura alăturată.
Pe parcursul transformărilor 2 → 3 și 4 → 1 temperatura gazului rămâne constantă.
În starea 1 gazul se află la presiunea p₁ = 1,25 · 10⁵ Pa și ocupă volumul V₁ = 4,8 L.
Considerați că ln 2 ≅ 0,7.
Calculați: variația energiei interne a gazului în transformarea 1 → 2;
Arată baremul
Răspuns: ΔU₁₂ = 900 J
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
ΔU₁₂ = νC_V(T₂ − T₁) - 1p
p₁V₁ = νRT₁ - 1p
T₂ = 2T₁ - 1p
rezultat final ΔU₁₂ = 900 J - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate dată de gaz ideal monoatomic (Cᵥ = 1,5R) parcurge procesul ciclic 1–2–3–4–1 reprezentat în coordonate p–V în figura alăturată. În transformarea 2–3 temperatura gazului este constantă. Se cunosc valorile: p₁ = 1,0·10⁵ Pa, V₁ = 5,0 dm³, iar ln 3 ≅ 1,1. Determinați:
Determinați căldura schimbată de gaz cu mediul exterior în decursul transformării 2–3;
Arată baremul
Răspuns: Q₂₃ = 2,2 kJ
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
Q₂₃ = νRT₂ ln(V₃/V₂) - 1p
4p₁V₁ = νRT₂ - 1p
rezultat final: Q₂₃ = 2,2 kJ - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate dată de gaz ideal monoatomic (C_V = 1,5R) parcurge procesul ciclic 1–2–3–4–1 reprezentat în coordonate p–V în figura alăturată. În transformarea 2–3 temperatura gazului este constantă. Se cunosc valorile: p₁ = 1,0·10⁵ Pa, V₁ = 5,0 dm³, iar ln 3 ≅ 1,1.
Determinați: căldura cedată de gaz mediului exterior în cursul unui ciclu;
Arată baremul
Răspuns: Q_ced = −3,25 kJ
B. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
Q_ced = νC_V(T₄ − T₂) + νC_P(T₁ − T₄) - 2p
T₄ = 3T₁ - 1p
rezultat final: Q_ced = −3,25 kJ - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate dată de gaz ideal poliatomic (Cᵥ = 3R) se află în starea 1, la presiunea p₁, volumul V₁ și temperatura T₁. Gazul este supus procesului ciclic 1 → 2 → 3 → 1 reprezentat în coordonate p–V în figura alăturată. Volumul gazului în starea 2 este V₂ = 0,2 · V₁.
În procesul 1 → 2 temperatura este constantă, iar căldura cedată de gaz mediului exterior este Q₁₂ = −12,8 kJ. Considerați că ln 5 ≅ 1,6. Determinați:
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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate dată de gaz ideal poliatomic (Cᵥ = 3R) se află în starea 1, la presiunea p₁, volumul V₁ și temperatura T₁. Gazul este supus procesului ciclic 1 → 2 → 3 → 1 reprezentat în coordonate p–V în figura alăturată. Volumul gazului în starea 2 este V₂ = 0,2 · V₁.
În procesul 1 → 2 temperatura este constantă, iar căldura cedată de gaz mediului exterior este Q₁₂ = −12,8 kJ. Considerați că ln 5 ≅ 1,6.
Determinați: valoarea căldurii schimbate de gaz cu mediul exterior în transformarea 2 → 3;
Arată baremul
Răspuns: Q₂₃ = 128 kJ
B. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 3p
Q₂₃ = ν · Cₚ · (T₃ − T₁) 1p
Cₚ = Cᵥ + R 1p
rezultat final Q₂₃ = 128 kJ 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate dată de gaz ideal poliatomic (Cᵥ = 3R) se află în starea 1, la presiunea p₁, volumul V₁ și temperatura T₁. Gazul este supus procesului ciclic 1 → 2 → 3 → 1 reprezentat în coordonate p–V în figura alăturată. Volumul gazului în starea 2 este V₂ = 0,2 · V₁.
În procesul 1 → 2 temperatura este constantă, iar căldura cedată de gaz mediului exterior este Q₁₂ = −12,8 kJ. Considerați că ln 5 ≅ 1,6. Determinați:
lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior în timpul unui ciclu;
Arată baremul
Răspuns: 19,2 kJ
B. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
L_tot = L₁₂ + L₂₃ - 1p
L₁₂ = Q₁₂ - 1p
L₂₃ = νR(T₃ − T₁) - 1p
rezultat final L_tot = 19,2 kJ - 1p
Se consideră: numărul lui Avogadro Nₐ = 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate dată de gaz ideal poliatomic (Cᵥ = 3R) se află în starea 1, la presiunea p₁, volumul V₁ și temperatura T₁. Gazul este supus procesului ciclic 1 → 2 → 3 → 1 reprezentat în coordonate p − V în figura alăturată. Volumul gazului în starea 2 este V₂ = 0,2 · V₁.
În procesul 1 → 2 temperatura este constantă, iar căldura cedată de gaz mediului exterior este Q₁₂ = −12,8 kJ. Considerați că ln 5 ≅ 1,6.
Determinați: randamentul unui motor termic care ar funcționa după transformarea ciclică descrisă.
Arată baremul
Răspuns: 15%
B. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
η = L/Q_primit - 2p
Q_primit = Q₂₃ - 1p
rezultat final: η = 15% - 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 cantitate ν = 2,4·10⁻² mol (≅ (2/83,1) mol) de gaz ideal monoatomic (Cᵥ = 1,5R) evoluează conform transformării ciclice A → B → C → D → A reprezentate în coordonate p–V în graficul alăturat.
Calculați temperatura gazului în starea de echilibru termodinamic B.
Arată baremul
Răspuns: T_B = 750 K
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
p_B·V_B = ν·R·T_B - 2p
rezultat final T_B = 750 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 cantitate ν = 1 mol de gaz ideal biatomic (Cᵥ = 2,5R) parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate p–V în figura alăturată. În starea 3 temperatura gazului are valoarea T₃ = 300 K, iar presiunea este p₃ = 0,5·p₁.
Calculați: variația energiei interne a gazului în transformarea 3 → 1;
Arată baremul
Răspuns: ΔU₃₁ ≅ 6,2 kJ
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
ΔU₃₁ = νCᵥ(T₁ − T₃) - 2p
T₁ = 2T₃ - 1p
rezultat final ΔU₃₁ ≅ 6,2 kJ - 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 cantitate ν = 1 mol de gaz ideal biatomic (C_v = 2,5R) parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate p − V în figura alăturată. În starea 3 temperatura gazului are valoarea T₃ = 300 K, iar presiunea este p₃ = 0,5 · p₁. Calculați:
căldura primită de gaz în transformarea 1 → 2;
Arată baremul
Răspuns: Q₁₂ ≅ 17,5 kJ
b. Pentru: 4p
Q₁₂ = νC_p(T₂ − T₁) - 1p
T₂ = 4T₃ - 1p
C_p = C_v + R - 1p
rezultat final Q₁₂ ≅ 17,5 kJ - 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 cantitate ν = 1 mol de gaz ideal biatomic (Cᵥ = 2,5R) parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate p–V în figura alăturată. În starea 3 temperatura gazului are valoarea T₃ = 300 K, iar presiunea este p₃ = 0,5·p₁.
Calculați: lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior în decursul unui ciclu;
Arată baremul
Răspuns: L ≅ 1,25 kJ
B. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
V₂ = 2V₁ - 1p
L = p₃V₁/2 = 0,5νRT₃ - 2p
rezultat final L ≅ 1,25 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate ν = 1 mol de gaz ideal biatomic (Cᵥ = 2,5R) parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate p–V în figura alăturată. În starea 3 temperatura gazului are valoarea T₃ = 300 K, iar presiunea este p₃ = 0,5·p₁. Calculați:
Calculați randamentul unui ciclu Carnot care ar funcționa între temperaturile extreme atinse în transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1.
Arată baremul
Răspuns: η_Carnot = 75%
B. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 3p
η_Carnot = 1 − T₃/T₂ - 2p
rezultat final η_Carnot = 75% - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate ν = 1 mol de oxigen (μ = 32 g/mol, Cᵥ = 2,5R) efectuează transformarea ciclică ABCA reprezentată în coordonate p–V în figura alăturată. În starea A gazul se află la presiunea p_A = 400 kPa și are densitatea ρ_A = 3,2 kg/m³, iar în starea B p_B = 2p_A. Calculați:
valoarea lucrului mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior;
Arată baremul
Răspuns: L = 2 kJ
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
L = p_A V_A/2 - 2p
V_A = νμ/ρ_A - 1p
rezultat final L = 2 kJ - 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 cantitate ν = 1 mol de oxigen (μ = 32 g/mol, C_V = 2,5R) efectuează transformarea ciclică ABCA reprezentată în coordonate p–V în figura alăturată. În starea A gazul se află la presiunea p_A = 400 kPa și are densitatea ρ_A = 3,2 kg/m³, iar în starea B p_B = 2p_A.
Figura aferentă subiectului III se află pe pagina 2.
Calculați: valoarea căldurii cedate de gaz mediului exterior;
Arată baremul
Răspuns: Q_cedat = −34 kJ
B. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
Q_cedat = Q_BC + Q_CA - 1p
Q_BC = νC_V(T_C − T_B) - 1p
Q_CA = νC_p(T_A − T_C) - 1p
rezultat final Q_cedat = −34 kJ - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate de gaz ideal monoatomic (C_V = 1,5R) efectuează transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 4 → 1 reprezentată în coordonate p–V în figura alăturată. Parametrii de stare ai gazului în starea 1 sunt p = 10⁵ Pa și V = 1 L. Calculați:
variația energiei interne a gazului între stările 1 și 3;
Arată baremul
Răspuns: 1200 J
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
ΔU₁₃ = νC_V(T₃ − T₁) - 2p
T₃ = 9T₁ - 1p
rezultat final ΔU₁₃ = 1200 J - 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 cantitate de gaz ideal monoatomic (C_V = 1,5R) efectuează transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 4 → 1 reprezentată în coordonate p–V în figura alăturată. Parametrii de stare ai gazului în starea 1 sunt p = 10⁵ Pa și V = 1 L.
Calculați valoarea căldurii primite de gaz pe parcursul transformării ciclice.
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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate de gaz ideal monoatomic (C_V = 1,5R) efectuează transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 4 → 1 reprezentată în coordonate p–V în figura alăturată. Parametrii de stare ai gazului în starea 1 sunt p = 10⁵ Pa și V = 1 L. Calculați:
randamentul unui motor termic care ar funcționa după transformarea ciclică descrisă;
Arată baremul
Răspuns: η = 2/9 ≅ 22%
B. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
η = L_total/Q_primit - 1p
L_total = 4pV - 2p
rezultat final η = 2/9 ≅ 22% - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
În figura alăturată este reprezentat, în coordonate p − V, procesul ciclic de funcționare al unui motor termic. Gazul, folosit ca fluid de lucru, poate fi considerat ideal și are căldura molară la volum constant Cᵥ = 2R. În procesul (2) → (3) căldura schimbată de gaz cu mediul extern este nulă, iar dependența presiunii de volum este dată de legea pVᵞ = const. Cunoscând presiunea și volumul gazului în starea inițială, p₁ = 1 · 10⁵ Pa, V₁ = 1 dm³, determinați:
Diagrama de la pagina 2 indică stările (1) la (V₁, p₁), (2) la (V₁, p₂) și (3) la (4V₁, p₁), cu Q = 0 pe curba dintre (2) și (3).
Determinați: exponentul adiabatic γ al gazului;
Arată baremul
Răspuns: 1.5
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
Cₚ = Cᵥ + R - 1p
γ = Cₚ/Cᵥ - 1p
rezultat final γ = 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
În figura alăturată este reprezentat, în coordonate p–V, procesul ciclic de funcționare al unui motor termic. Gazul, folosit ca fluid de lucru, poate fi considerat ideal și are căldura molară la volum constant Cᵥ = 2R. În procesul (2) → (3) căldura schimbată de gaz cu mediul extern este nulă, iar dependența presiunii de volum este dată de legea pVᵞ = const. Cunoscând presiunea și volumul gazului în starea inițială, p₁ = 1 · 10⁵ Pa, V₁ = 1 dm³, determinați:
Figura de la pagina 2: starea (1) se află la (V₁, p₁), starea (2) la (V₁, p₂), iar starea (3) la (4V₁, p₁). Segmentul (1)–(2) este vertical, segmentul (3)–(1) este orizontal, iar curba (2)–(3) este marcată Q = 0.
Determinați: valoarea presiunii maxime atinse de gaz în decursul procesului ciclic;
Arată baremul
Răspuns: 8 · 10⁵ Pa
B. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
pₘₐₓ = p₂ - 1p
p₁V₃ᵞ = p₂V₁ᵞ - 2p
rezultat final p₂ = 8 · 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
În figura alăturată este reprezentat, în coordonate p − V, procesul ciclic de funcționare al unui motor termic. Gazul, folosit ca fluid de lucru, poate fi considerat ideal și are căldura molară la volum constant Cᵥ = 2R. În procesul (2) → (3) căldura schimbată de gaz cu mediul extern este nulă, iar dependența presiunii de volum este dată de legea pVᵞ = const. Cunoscând presiunea și volumul gazului în starea inițială, p₁ = 1 · 10⁵ Pa, V₁ = 1 dm³, determinați:
Figura de la pagina 2 reprezintă stările (1) la (V₁, p₁), (2) la (V₁, p₂) și (3) la (4V₁, p₁), cu Q = 0 pe curba dintre (2) și (3).
căldura primită de gaz în procesul (1) → (2);
Arată baremul
Răspuns: 1400 J
B. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
Q₁₂ = νCᵥ(T₂ − T₁) - 1p
T₁ = p₁V₁/νR - 1p
T₂ = p₂V₁/νR - 1p
rezultat final Qₐ = 1400 J - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
În figura alăturată este reprezentat, în coordonate p − V, procesul ciclic de funcționare al unui motor termic. Gazul, folosit ca fluid de lucru, poate fi considerat ideal și are căldura molară la volum constant Cᵥ = 2R. În procesul (2) → (3) căldura schimbată de gaz cu mediul extern este nulă, iar dependența presiunii de volum este dată de legea pVᵞ = const. Cunoscând presiunea și volumul gazului în starea inițială, p₁ = 1 · 10⁵ Pa, V₁ = 1 dm³, determinați:
Diagrama de la pagina 2 indică stările (1) la (V₁, p₁), (2) la (V₁, p₂) și (3) la (4V₁, p₁), cu Q = 0 pe curba dintre (2) și (3).
Determinați: randamentul motorului termic.
Arată baremul
Răspuns: η ≅ 35,7%
B. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
η = 1 − |Q꜀|/Qₚ - 1p
Q꜀ = Q₃₁ = νCₚ(T₁ − T₃) - 1p
T₃ = p₁V₃/νR - 1p
rezultat final η ≅ 35,7% - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate de gaz ideal poliatomic (Cᵥ = 3R) parcurge procesul ciclic reprezentat în coordonate p–V în graficul din figura alăturată. Parametrii gazului în starea inițială sunt p₁ = 1,0·10⁵ Pa și V₁ = 2,0 L. În transformarea 1 → 2 presiunea gazului se dublează, iar volumul acestuia crește de cinci ori.
Graficul p–V aferent problemei III se află pe pagina 2 a subiectului.
Calculați: lucrul mecanic efectuat de gaz în transformarea 1 → 2;
Arată baremul
Răspuns: L₁₂ = 1,2 kJ
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
L₁₂ = ((p₁ + 2p₁)(5V₁ − V₁))/2 - 2p
rezultat final L₁₂ = 1,2 kJ - 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 cantitate de gaz ideal poliatomic (C_V = 3R) parcurge procesul ciclic reprezentat în coordonate p–V în graficul din figura alăturată. Parametrii gazului în starea inițială sunt p₁ = 1,0 · 10⁵ Pa și V₁ = 2,0 L. În transformarea 1 → 2 presiunea gazului se dublează, iar volumul acestuia crește de cinci ori.
Calculați: căldura cedată de gaz mediului exterior pe parcursul unui ciclu;
Arată baremul
Răspuns: −6,2 kJ
B. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
Q_cedat = Q₂₃ + Q₃₁ - 1p
Q₂₃ = νC_V(T₃ − T₂) - 1p
Q₃₁ = ν(C_V + R)(T₁ − T₃) - 1p
rezultat final Q_cedat = −6,2 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate de gaz ideal poliatomic (Cᵥ = 3R) parcurge procesul ciclic reprezentat în coordonate p–V în graficul din figura alăturată. Parametrii gazului în starea inițială sunt p₁ = 1,0·10⁵ Pa și V₁ = 2,0 L. În transformarea 1 → 2 presiunea gazului se dublează, iar volumul acestuia crește de cinci ori.
Graficul p–V aferent problemei III se află pe pagina 2 a subiectului.
Calculați: randamentul motorului termic care funcționează după procesul ciclic reprezentat în graficul din figura alăturată;
Arată baremul
Răspuns: η ≅ 6,1%
B. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
η = L/Q_primit - 1p
L = 2p₁V₁ - 1p
Q_primit = L + |Q_cedat| - 1p
rezultat final η ≅ 6,1% - 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.
O cantitate de gaz ideal poliatomic (C_V = 3R) parcurge procesul ciclic reprezentat în coordonate p–V în graficul din figura alăturată. Parametrii gazului în starea inițială sunt p₁ = 1,0 · 10⁵ Pa și V₁ = 2,0 L. În transformarea 1 → 2 presiunea gazului se dublează, iar volumul acestuia crește de cinci ori.
Calculați: randamentul unui motor termic care ar funcționa după un ciclu Carnot între temperaturile extreme atinse de gaz în procesul ciclic din figura alăturată.
Arată baremul
Răspuns: η_C ≃ 90%
B. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
η = 1 − T_min/T_max - 1p
T_min = T₁ - 1p
T_max = 10 · T₁ - 1p
rezultat final η_C ≃ 90% - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate constantă de gaz ideal (Cᵥ = 2R) parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate p–V ca în figura alăturată. În transformarea 2 → 3 temperatura gazului rămâne constantă. În starea 1 presiunea și volumul gazului au valorile p₁ = 10⁵ Pa, respectiv V₁ = 2 L. Considerați că ln 2 = 0,7.
Figura aferentă subiectului III se află pe pagina 2 a subiectului.
Calculați variația energiei interne a gazului în transformarea 3 → 1.
Arată baremul
Răspuns: −1,2 kJ
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
ΔU₃₁ = νCᵥ(T₁ − T₃) - 1p
p₁V₁ = νRT₁ - 1p
T₃ = 4T₁ - 1p
rezultat final ΔU₁₂ = −1,2 kJ - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate constantă de gaz ideal (C_V = 2R) parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate p–V ca în figura alăturată. În transformarea 2 → 3 temperatura gazului rămâne constantă. În starea 1 presiunea și volumul gazului au valorile p₁ = 10⁵ Pa, respectiv V₁ = 2 L. Considerați că ln 2 = 0,7.
Calculați lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior pe parcursul unui ciclu complet.
Arată baremul
Răspuns: L = 260 J
B. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
L = L₂₃ + L₃₁ - 1p
L₂₃ = Q₂₃ - 1p
L₃₁ = −[(p₁ + 2p₁)(2V₁ − V₁)]/2 - 1p
rezultat final L = 260 J - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate constantă de gaz ideal (Cᵥ = 2R) parcurge transformarea ciclică 1 → 2 → 3 → 1 reprezentată în coordonate p–V ca în figura alăturată. În transformarea 2 → 3 temperatura gazului rămâne constantă. În starea 1 presiunea și volumul gazului au valorile p₁ = 10⁵ Pa, respectiv V₁ = 2 L. Considerați că ln 2 = 0,7.
Figura aferentă subiectului III se află pe pagina 2 a subiectului.
Calculați randamentul unui motor care funcționează după acest ciclu.
Arată baremul
Răspuns: η = 13/88 ≅ 14,8%
B. Subiectul al III-lea.
d. Pentru: 4p
η = L/Qₚ - 1p
Qₚ = Q₁₂ + Q₂₃ - 1p
Q₁₂ = νCᵥ(T₂ − T₁) - 1p
rezultat final η = 13/88 ≅ 14,8% - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate de gaz ideal monoatomic (Cᵥ = 1,5R) parcurge ciclul termodinamic 12341 reprezentat în figura alăturată în coordonate p–V. În transformarea 2-3 presiunea variază direct proporțional cu volumul, iar în transformarea 3-4 temperatura rămâne constantă. Se cunosc p₀ = 1,0·10⁵ Pa și V₀ = 2,0 dm³, iar ln 2 ≅ 0,7. Calculați:
Diagrama originală de pe pagina 2: starea 1 are coordonatele (V₀, p₀), starea 2 are coordonatele (V₀, 2p₀), starea 3 are volumul 2V₀, iar starea 4 are presiunea p₀. Transformarea 1-2 este reprezentată printr-un segment vertical; 2-3 printr-un segment de dreaptă a cărui prelungire punctată trece prin origine; 3-4 printr-o curbă; 4-1 printr-un segment orizontal cu săgeata spre starea 1.
căldura primită de gaz pe transformarea 1-2;
Arată baremul
Răspuns: Q₁₂ = 0,3 kJ
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
Q₁₂ = νCᵥ(T₂ − T₁) - 1p
p₀V₀ = νRT₁ - 1p
T₂ = 2T₁ - 1p
rezultat final Q₁₂ = 0,3 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate ν = 0,24 (≅ 2/8,31) mol de gaz ideal monoatomic (Cᵥ = 1,5R) parcurge transformarea ciclică 1231 reprezentată în coordonate p − T în figura alăturată. În starea 1 temperatura gazului este, t₁ = 127°C, iar presiunea gazului în starea 2 este p₂ = 2p₁. Se cunoaște ln 2 ≅ 0,7.
Reprezentați ciclul 1231 în coordonate p − V.
Arată baremul
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: - 3p
reprezentare corectă în coordonate p − V - 3p
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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate ν ≅ 0,24 mol (= (2/8,31) mol) de gaz ideal monoatomic (C_V = 1,5R) suferă succesiunea de transformări cvasistatice, după cum urmează: 1→2 încălzire după legea p = a·V, unde a = const., până la dublarea volumului, 2→3 destindere izotermă până în starea în care p₃ = p₁ și 3→1 comprimare izobară până în starea inițială. În procesul 2→3 lucrul mecanic schimbat de gaz cu mediul exterior este L₂₃ = 2,8 kJ. Se consideră că ln 2 ≅ 0,7.
Reprezentați grafic în coordonate p–V procesul ciclic 1→2→3→1.
Arată baremul
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
reprezentare corectă în coordonate p–V - 3p
Calculați randamentul unui motor termic care ar funcționa după ciclul termodinamic descris.
Arată baremul
Răspuns: η ≅ 14,8%
B. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
Q_primit = L_tot + |Q_cedat| - 1p
Q_cedat = L₃₁ + νC_V(T₁ − T₃) - 1p
η = L_tot/Q_primit - 1p
rezultat final η ≅ 14,8% - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate de gaz ideal biatomic parcurge procesul ciclic 1-2-3-1 reprezentat în coordonate p–V în figura alăturată. Cunoscând Cᵥ = 2,5R, p₁ = 10⁵ Pa și V₁ = 20 dm³, determinați:
În diagrama originală, stările sunt 1: (V₁, p₁), 2: (V₁, 2p₁), 3: (4V₁, 2p₁). Procesul 1→2 este vertical, procesul 2→3 este orizontal, iar procesul 3→1 este reprezentat printr-un segment de dreaptă.
variația energiei interne în procesul 2-3;
Arată baremul
Răspuns: ΔU₂₃ = 30 kJ
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
ΔU₂₃ = νCᵥ(T₃ − T₂) - 1p
T₂ = 2T₁ - 1p
T₃ = 8T₁ - 1p
rezultat final ΔU₂₃ = 30 kJ - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate de gaz ideal biatomic parcurge procesul ciclic 1-2-3-1 reprezentat în coordonate p–V în figura alăturată. Cunoscând Cᵥ = 2,5R, p₁ = 10⁵ Pa și V₁ = 20 dm³, determinați:
căldura primită de gaz în procesul 1-2-3;
Arată baremul
Răspuns: Q_primit = 47 kJ
B. Subiectul al III-lea
b. Pentru: - 4p
Q_primit = Q₁₂ + Q₂₃ - 1p
Q₁₂ = νCᵥ(T₂ − T₁) - 1p
Q₂₃ = νCₚ(T₃ − T₂) - 1p
rezultat final Q_primit = 47 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate de gaz ideal biatomic parcurge procesul ciclic 1-2-3-1 reprezentat în coordonate p–V în figura alăturată. Cunoscând Cᵥ = 2,5R, p₁ = 10⁵ Pa și V₁ = 20 dm³, determinați:
În diagrama originală, stările sunt 1: (V₁, p₁), 2: (V₁, 2p₁), 3: (4V₁, 2p₁). Procesul 1→2 este vertical, procesul 2→3 este orizontal, iar procesul 3→1 este reprezentat printr-un segment de dreaptă.
lucrul mecanic total schimbat de gaz cu exteriorul în procesul ciclic;
Arată baremul
Răspuns: L = 3 kJ
B. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
L = L₁₂ + L₂₃ + L₃₁ - 1p
L = 1,5p₁V₁ - 2p
rezultat final L = 3 kJ - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate de gaz ideal biatomic parcurge procesul ciclic 1-2-3-1 reprezentat în coordonate p–V în figura alăturată. Cunoscând Cᵥ = 2,5R, p₁ = 10⁵ Pa și V₁ = 20 dm³, determinați:
randamentul unui motor termic care ar funcționa după un ciclu Carnot între temperaturile extreme atinse de gaz în procesul 1-2-3-1.
Arată baremul
Răspuns: η_c = 7/8 ≅ 87,5%
B. Subiectul al III-lea
d. Pentru: - 3p
η_c = 1 − T_min/T_max - 1p
T_min/T_max = T₁/T₃ - 1p
rezultat final η_c = 7/8 ≅ 87,5% - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate ν ≅ 0,24 mol (= 2/8,31 mol) de gaz ideal monoatomic (C_V = 1,5R) suferă o transformare ciclică 1–2–3–4–1 reprezentată în coordonate p–T în figura alăturată.
Se cunosc: T₁ = 300 K, p₂ = 2p₁, V₃ = 3V₁ și se consideră ln 3 = 1,1. Determinați:
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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate ν = 4/83,1 mol de gaz monoatomic (C_V = 1,5R), considerat ideal, evoluează conform transformării ciclice 1 → 2 → 3 → 4 → 1 reprezentată în coordonate p–V în graficul din figura alăturată.
Calculați: temperatura gazului în starea de echilibru termodinamic 2;
Arată baremul
Răspuns: 625 K
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
p₂·V₂ = ν·R·T₂ - 2p
rezultat final T₂ = 625 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate ν = 4/83,1 mol de gaz monoatomic (C_V = 1,5R), considerat ideal, evoluează conform transformării ciclice 1 → 2 → 3 → 4 → 1 reprezentată în coordonate p–V în graficul din figura alăturată. Calculați:
variația energiei interne a gazului la trecerea din starea 1 în starea 3;
Arată baremul
Răspuns: ΔU₁₃ = 787,5 J
B. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
ΔU₁₃ = ν · C_V · (T₃ − T₁) - 1p
p₃ · V₃ = ν · R · T₃ - 1p
p₁ · V₁ = ν · R · T₁ - 1p
rezultat final ΔU₁₃ = 787,5 J - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
O cantitate ν = 4/83,1 mol de gaz monoatomic (C_V = 1,5R), considerat ideal, evoluează conform transformării ciclice 1 → 2 → 3 → 4 → 1 reprezentată în coordonate p–V în graficul din figura alăturată.
Calculați: căldura primită de gaz într-un ciclu;
Arată baremul
Răspuns: 1162,5 J
B. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
Q_primit = Q₁₂ + Q₂₃ - 1p
Q₁₂ = νC_V(T₂ − T₁) - 1p
Q₂₃ = ν(C_V + R)(T₃ − T₂) - 1p
rezultat final Q_primit = 1162,5 J - 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 motor termic funcționează după ciclul termodinamic reprezentat în figura alăturată. Gazul utilizat ca substanță de lucru are exponentul adiabatic γ = Cₚ/Cᵥ = 1,5. În transformarea (1) → (2) temperatura gazului rămâne constantă. Transformarea (3) → (1) este adiabatică, iar legea acestei transformări este pVᵞ = const. Cunoscând p₁ = 8·10⁵ Pa, V₁ = 1 dm³, V₂ = 4V₁ și ln 2 ≅ 0,7, determinați:
Determinați: căldura molară la volum constant a gazului utilizat;
Arată baremul
Răspuns: Cᵥ = 2R ≅ 16,62 J·mol⁻¹·K⁻¹
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
γ = Cₚ/Cᵥ - 1p
Cₚ = Cᵥ + R - 1p
rezultat final Cᵥ = 2R ≅ 16,62 J·mol⁻¹·K⁻¹ - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
Un motor termic funcționează după ciclul termodinamic reprezentat în figura alăturată. Gazul utilizat ca substanță de lucru are exponentul adiabatic γ = Cₚ/Cᵥ = 1,5. În transformarea (1) → (2) temperatura gazului rămâne constantă. Transformarea (3) → (1) este adiabatică, iar legea acestei transformări este pVᵞ = const. Cunoscând p₁ = 8·10⁵ Pa, V₁ = 1 dm³, V₂ = 4V₁ și ln 2 ≅ 0,7, determinați:
lucrul mecanic efectuat de gaz în procesul (1) → (2);
Arată baremul
Răspuns: L₁₂ = 1,12 kJ
B. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
L₁₂ = νRT₁ ln(V₂/V₁) - 2p
rezultat final L₁₂ = 1,12 kJ - 2p
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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un motor termic funcționează după ciclul termodinamic reprezentat în figura alăturată. Gazul utilizat ca substanță de lucru are exponentul adiabatic γ = C_p/C_V = 1,5. În transformarea (1) → (2) temperatura gazului rămâne constantă. Transformarea (3) → (1) este adiabatică, iar legea acestei transformări este pV^γ = const. Cunoscând p₁ = 8 · 10⁵ Pa, V₁ = 1 dm³, V₂ = 4V₁ și ln 2 ≅ 0,7, determinați:
randamentul motorului termic.
Arată baremul
Răspuns: η ≅ 28,6%
B. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 4p
η = 1 − |Q_c|/Q_p - 1p
Q_p = Q₁₂ = L₁₂ - 1p
Q_c = Q₂₃ = ΔU₂₃ - 1p
rezultat final η ≅ 28,6% - 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate constantă de gaz ideal diatomic (Cᵥ = 2,5R) efectuează procesul ciclic 1–2–3–4–1 reprezentat în coordonate p–V în figura alăturată. În starea 1 gazul ocupă volumul V₁ = 4 L și se află la presiunea p₁ = 1 · 10⁵ Pa, iar volumul în starea 3 este V₃ = 3V₁. Transformarea 3–4 este izotermă. Se cunoaște ln 3 ≅ 1,1.
Reprezentați transformarea ciclică în coordonate V–T.
Arată baremul
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 4p
reprezentare corectă - 4p
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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate constantă de gaz ideal diatomic (Cᵥ = 2,5R) efectuează procesul ciclic 1–2–3–4–1 reprezentat în coordonate p–V în figura alăturată. În starea 1 gazul ocupă volumul V₁ = 4 L și se află la presiunea p₁ = 1 · 10⁵ Pa, iar volumul în starea 3 este V₃ = 3V₁. Transformarea 3–4 este izotermă. Se cunoaște ln 3 ≅ 1,1.
În graficul de pe pagina 2, stările sunt 1: (V₁, p₁), 2: (V₁, p₂), 3: (V₃, p₂), 4: (V₄, p₁). Segmentele 1–2, 2–3 și 4–1 sunt drepte, iar 3–4 este curba izotermă. Dreapta punctată care pornește din origine trece prin stările 1 și 3.
Calculați valoarea căldurii cedate de gaz în procesul ciclic descris.
Arată baremul
Răspuns: −11,2 kJ
B. Subiectul al III-lea
d. Pentru: 3p
Q_cedat = νCₚ(T₁ − T₄) - 1p
Cₚ = Cᵥ + R - 1p
rezultat final Q_cedat = −11,2 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un mol de gaz ideal monoatomic (Cᵥ = 1,5R), aflat inițial în starea 1, la temperatura T₁ = 250 K, este supus procesului ciclic 1 → 2 → 3 → 4 → 1, reprezentat în sistemul de coordonate p–T în figura alăturată. Considerați că ln 2 ≅ 0,7.
Figura necesară este pe pagina 2: stările 1 și 4 sunt pe izobara p₁, stările 2 și 3 pe izobara 2p₁; starea 1 are temperatura T₁, iar stările 3 și 4 temperatura 3T₁. Segmentul 1 → 2 se află pe dreapta a cărei prelungire punctată trece prin origine. Sensul ciclului este 1 → 2 → 3 → 4 → 1.
Determinați variația energiei interne a gazului în procesul 1 → 2.
Arată baremul
Răspuns: ΔU₁₂ ≅ 3,1 kJ
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
T₂ = 2T₁ - 1p
ΔU₁₂ = νCᵥ(T₂ − T₁) - 1p
rezultat final: ΔU₁₂ ≅ 3,1 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.
Un mol de gaz ideal monoatomic (Cᵥ = 1,5R), aflat inițial în starea 1, la temperatura T₁ = 250 K, este supus procesului ciclic 1 → 2 → 3 → 4 → 1, reprezentat în sistemul de coordonate p–T în figura alăturată. Considerați că ln 2 ≅ 0,7.
Calculați căldura schimbată de gaz cu exteriorul în transformarea 3 → 4.
Arată baremul
Răspuns: Q₃₄ ≅ 4,4 kJ
B. Subiectul al III-lea
b. Pentru: 4p
Q₃₄ = νRT₃ ln(V₄/V₃) - 1p
V₃ = 1,5V₁ - 1p
V₄ = 3V₁ - 1p
rezultat final: Q₃₄ ≅ 4,4 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.
III. Rezolvați următoarea problemă:
Un mol de gaz ideal monoatomic (Cᵥ = 1,5R), aflat inițial în starea 1, la temperatura T₁ = 250 K, este supus procesului ciclic 1 → 2 → 3 → 4 → 1, reprezentat în sistemul de coordonate p–T în figura alăturată. Considerați că ln 2 ≅ 0,7.
Figura necesară este pe pagina 2: stările 1 și 4 sunt pe izobara p₁, stările 2 și 3 pe izobara 2p₁; starea 1 are temperatura T₁, iar stările 3 și 4 temperatura 3T₁. Segmentul 1 → 2 se află pe dreapta a cărei prelungire punctată trece prin origine. Sensul ciclului este 1 → 2 → 3 → 4 → 1.
Calculați lucrul mecanic total schimbat de gaz cu mediul exterior în procesul ciclic 1 → 2 → 3 → 4 → 1
Arată baremul
Răspuns: L_total ≅ 2,3 kJ
B. Subiectul al III-lea
c. Pentru: 4p
L_total = 2p₁·(V₃ − V₁) + Q₃₄ + p₁(V₁ − V₄) - 3p
rezultat final: L_total ≅ 2,3 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.
III. Rezolvați următoarea problemă: (15 puncte)
O cantitate ν = 10 mol de gaz ideal poliatomic (Cᵥ = 3R) parcurge procesul ciclic reprezentat în figura alăturată, în care transformările 1 → 2 și 3 → 4 se desfășoară la temperaturi constante.
Temperatura gazului în starea 1 este T₁ = 300 K, volumul ocupat de gaz în starea 2 este V₂ = V₁/4, iar căldura cedată de gaz în transformarea 4 → 1 este Q₄₁ = −74,79 kJ. Se cunoaște ln 2 ≅ 0,7. Determinați:
Determinați temperatura gazului în transformarea 3 → 4;
Arată baremul
Răspuns: T₄ = 600 K
Se punctează oricare alte modalități de rezolvare corectă a cerințelor.
B. Subiectul al III-lea
III.a. Pentru: 3p
Q₄₁ = νCᵥ(T₁ − T₄) - 2p
rezultat final T₄ = 600 K - 1p