Tematica: Termodinamica. Ecuatia termica de stare. Piston.
Nivel: intermediar
Enunt problema:
Un piston
termoconductor, mobil fara frecari, imparte un vas cilindric inchis, orizontal,
in doua compartimente cu raportul volumelor k = V1/V2.
Temperaturile initiale ale gazelor din compartimente sunt t1 si t2,
pistonul fiind in echilibru mecanic. Aflati raportul volumelor k’ = V1’/V2’
dupa stabilirea echilibrului termodinamic.
Aplicatie: k =
1,5; t1 = 27°C; t2 = 127°C.
Rezolvare:
Relatia de
trecere a temperaturii in Kelvin:
T (K) = t (°C)+ 273
Deci T1
= 300K, T2 = 400K
Ecuatia termica de stare (ecuatia Clapeyron-Mendeleev) este:
pV = νRT
In situatia initiala, pistonul este in echilibru, deci presiunile din cele doua compartimente
sunt egale.Scriem ecuatia de stare pentru cele doua compartimente:
pV1 = ν1RT1
pV2 = ν2RT2
Eliminand constantele, ecuatia termica de stare pentru
situatia initiala se transforma in:
V1/(ν1T1)
= V2/(ν2T2)
ν1/ν2 = V1/
V2 * T2/T1 = k T2/T1 =
1,5*4/3 = 2
Pistonul este termoconductor, ceea ce va face ca, treptat,
temperaturile din cele doua compartimente sa se egaleze. Astfel, in situatia
finala, temperaturile din cele doua compartimente sunt egale. La fel, pistonul
se va afla in echilibru, deci presiunile din cele doua compartimente vor fi
egale.
Scriem ecuatia de stare pentru cele doua compartimente:
pV1’ = ν1RT
pV2’ = ν2RT
Eliminand constantele, ecuatia termica de stare pentru
situatia initiala se transforma in:
V1’/ν1 = V2’/ν2
Deci V1’/
V2’ = ν1/ν2 = 2
Aceasta problema provine din manualul de fizica clasa a zecea. Problema este din capitolul Termodinamica si are ca tematica ecuatia termica de stare. Capitolul Termodinamica face parte din materia pentru bacalaureat.
Daca vreti sa stiti mai multe despre termodinamica si despre fizica de a zecea, gasiti pe blog mai multe materiale.
Daca vreti sa pregatiti fizica pentru bac, poate va ajuta partenerii blogului cu diferite culegeri de probleme de fizica:
 |  |  |
