بسم الله الرحمن الرحیم

با سلام و عرض خسته نباشید خدمت دانش آموزان گرامی

امروز میخواهیم در رابطه با یكی از مهم ترین فصل های فیزیك 2اطلاعات مفیدی در اختیار شما قرار دهیم.

این فصل مهم،فصلی نیست جز فصل ششم(گرما و قانون گازها)

دوستان توجه داشته باشید كه در سوالات كنكور فیزیك همیشه چند تا سوال از این فصل داده شده.

پس یادگیری و مرور دوباره آن خالی از لطف نیست و میتواند به شما كمك كند.

در ضمن چند تا سوال تشریحی (مفهومی و مسئله)نیز آماده شده كه در آخر آموزش برایتان در همین بحث قرار میدهیم.

تا آخر بحث همراه ما باشید.

یا حق.

قانون گازها

برای مقدار معینی از یک گاز کامل کمیت  PV/T  یعنی حاصل ضرب فشار گاز در حجم گاز تقسیم بر دمای گاز بر حسب کلوین همواره ثابت است.

یعنی اگر در یک فرآیند، حجم و فشار و دمای مقدار معینی از یک گاز کامل را از وv1 وp2 و T3به وv2 وp2 وt2 برسانیم داریم:

  P₁V₁/T₁ =P₂V₂/T₂

دقت کنید دما در این رابطه بر حسب کلوین باشند و یکاهای p و v در دو طرف یکسان باشند.

سؤالات

1- یک قطعه فلز به جرم 700 گرم و ظرفیت گرمایی ویژه j/gc 245 را تا دمای c100 گرم کرده و در 200 گرم آب 25 درجه می اندازیم و صبر می کنیم تا به دمای تعادل برسد. اگر از اتلاف انرژی صرف نظر شود دمای تعادل را محاسبه کنید.  (j/kgc 4200 = c آب)

پاسخ:

 مقدار گرمایی که آب به دست می آورد = مقدار گرمایی که فلز از دست می دهد.

Q1=Q2

M₁c₁( θ₁- θ ) = m₂c₂( θ –θ₂)

0/7 ×245(100- θ ) = 0/2×4200( θ - 25)

θ   =37/7 cْ

2 – یک قطعه آهن به جرم m و دمای  c 100 را در یک ظرف آلومینیومی به جرم 100 گرم که محتوی 150 گرم مایع به دمای c ْ8 می اندازیم. اگر دمای تعادل  ْc 204  باشد. جرم قطعه آهن را محاسبه کنید.

(900j/kgc = c آلومینیوم و j/kgc 2500= c مایع و j/kgc 390= c آهن)

پاسخ:

مقدار گرمایی که ظرف آلومینیومی می گیرد + مقدار گرمایی که مایع می گیرد =  مقدار گرمایی که آهن از دست می دهد.

Q1 = Q2 + Q3

M1c1(  θ1 -θ)= m2c 2 (θ  -θ2)+m3c3 ( θ  - θ3 )

M1× 390 (100-20) = 0/15 × 2500(20-8) + 0/1× 900 (20-8)

M1 = 0/18 kg  Þ   m1 = 180 gr

3 – مقدار 50 گرم بخار آب 100 درجه سانتی گراد در داخل 850 گرم آب صفر درجه می کنیم. اگر گرمای نهان تبخیر آب j/kg2/3 * 10⁶ باشد، دمای تعادل را به دست آورید.

C = 4200 j/kgc

پاسخ:

مقدار گرمایی که آب می گیرد = مقدار گرمایی که بخار از دست می دهد.

M₁L_v + m₁c (100 - θ ) = m₂c ( θ - 0 

0/05 ×2/3×10⁶+ 0/05×4200(100- θ=(0/85 ×4200θ

 θ = 37ْ c

4 – طول یک میله فلزی در دمای 10 درجه سلسیوس 50 سانتیمتر است. حساب کنید در چه دمایی طول میله به اندازه 5/0 سانتیمتر افزایش می یابد.

α = 15 * 10^-6   1/C

 : پاسخΔ L = L₁αΔθ

0/005=0/5×15×10 ^-6× ( θ2 - 10)

θ2=677 Cْ

5– گازی با فشار 2 اتمسفر و دمای 25 درجه سانتی گراد داریم. دمای گاز را به 100 درجه سانتی گراد می رسانیم و حجم گاز را دو برابر می کنیم. فشار گاز را در این حالت به دست آورید.

پاسخ : V2 = 2V1

P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂ Þ  2*V₁/(273 + 25) = P₂ *2V₁/(273 + 100 ) Þ   P₂ = ½ at

مفاهیم فیزیکی زیر را تعریف کنید  :  

 گرما ی ویژه – گرمای نهان ویژه ذوب- ضریب انبساط سطحی- چگالی  

- انتقال گرمای بخاری برقی به فضای داخل اتاق از چه راههایی صورت می گیرد ؟

سوالات محاسباتی

- گرمای لازم برای تبدیل 2 کیلو گرم یخ 10- در جه سلسیوس به بخار آب 100 درجه سلسیوس را حساب کنید؟

 ( Lv= 2256 kj/kg  و Lf= 334 kj/kg یخ  و C= 2100 j/kg.cآب و  C=4200 j/kg.c )

- گرمای لازم برای  تبدیل 2 کیلو گرم یخ 10- درجه سیلسیوس به آب 50 درجه سیلسیوس را حساب کنید؟

)Lf= 334 kj/kg یخ  و C= 2100 j/kg.cآب و  C=4200 j/kg.c )

4 آب 50 درجه سیلسیوس می اندازیم پس از ذوب کامل  دمای تعادل kg- 5/0 کیلو گرم یخ 8- درجه سیلسیوس را درونچقدر است؟                                                                                                                                               

40 آب 5 درجه سیلسیوس را به آب صفر درجه سیلسیوس برساند؟ gr- چند گرم یخ صفر درجه سیلسیوس می تواند

 گرمای ویژه آبC = 4200J / Kg.c

- دمای یک میله فلزی به ضریب انبساط طولی 5-^10 ×2 را چند درجه سانتیگراد بالا ببریم تا افزایش طول آن 500/1 طول اولیه اش شود؟

- دمای یک صفحه مستطیل شکل فلزی به مساحت 100 مترمربع را از 10 در جه سانتیگراد به 410 در جه سانتیگراد می رسانیم تعیین کنید که افزایش سطح آن چقدر می شود؟ ( ضریب انبساط خطی 5-^10×2 بر درجه سانتیگراد است؟

- یک آبگرمکن الکتریکی به توان 3520 وات حاوی 2 لیتر آب 20 درجه سانتیگراد است. این آبگرمکن در مدت 400 ثانیه آب را به جوش می آورد اگر جرم آبگرمکن 1 کیلو گرم باشد بازده آن را بیابید؟                               

گرمای ویژه آبگرمکنC = 400 J / Kg.c

- چه مقدار بخارآب 100 درجه سانتیگراد برای ذوب کردن کامل 20 گرم یخ 10- درجه سانتیگراد چقدر است؟

 گرمای ویژه یخC = 2100 J / Kg.c

 گرمای نهان ویژه ذوبLf = 3/4×10^5 (j/kg)

را به یک اندازه گرم می کنیم اگر افزایش حجم اولی 3 برابر افزایش حجم دومی باشد چه 2 V0 و V0- دو جسم به حجم های

رابطه ای بین ضریب انبساط حجمی دو جسم برقرا است؟

- گازاکسیژن با فشار 4 اتمسفر در یک ظرف 5 لیتری با دمای27 درجه سانتیگراد محبوس است. اگر حجم ظرف را در همین فشار به 8 لیتر برسانیم دمای گاز چند کلوین است؟

- مقداری گاز اکسیژن در یک ظرف به حجم 300 سانتی متر مکعب در فشار 3 اتمسفر و دمای 27 درجه سانیگراد محبوس است. اگر فشار را به 8 اتمسفر و دما را به 127 درجه سانتیگراد برسانیم حجم گاز چقدرخواهد شد؟

- بادکنکی دردمای 27 درجه سانتیگراد و فشار یک اتمسفر دارای 300 سانتی متر مکعب هیدروژن است. این بادکنک را رها می کنیم تا صعود کند و به ارتفاعی برسد که فشار هوا درآنجا 5/. اتمسفر و حجم بادکنک به  1000 سانتی متر مکعب برسد دمای گاز هیدروژن را در این دما محاسبه کنید؟

- دمای مقدار معینی گاز را در فشار ثابت به اندازه 60 درجه سانتیگراد افزایش می دهیم اگر حجم گاز به اندازه 2/. حجم اولیه افزایش یابد دمای اولیه گاز را بدست آورید؟    

- حجم یک حباب هوا درست هنگامی که به سطح آب می رسد 7 برابر حجم آن در انتهای دریاچه است. با فرض ثابت بودن دمای آب عمق دریاچه را تعیین کنید؟

فشار هوا P0 = 10^5 pa

g = 10 N/Kg

 چگالی آبρ =1000 kg / m^3

- در روزی که دمای هوا 27 درجه سانتیگراد و فشار آن 102000 پاسکال است در یک بطری را می بندیم. این بطری را تا چه دمایی بر حسب درجه سانتیگراد می توان گرم گرد بدون آنکه بشکند؟ (حداکثر فشار قابل تحمل بطری 153000 پاسکال است و از انبساط بطری نیز صرفنظر کنید)

 است) 336000 j/kg و گرمای نهان ذوب یخ 400 j/s.m.c(ضریب رسانندگی مس

سؤالات حل شده

۱ – برای اندازه گیری فشار گاز داخل یک محفظه از یک لوله u شکل حاوی جیوه مطابق شکل استفاده می شود. اگر اختلاف ارتفاع بین سطح مایع در دو لوله 50 سانتیمتر باشد فشار گاز داخل محفظه چند پاسکال است؟ فشار گاز داخل محفظه چند سانتی متر جیوه است؟

( فشار هوا   pa 10⁵ و چگالی جیوه  13600kg/m³ و g =10N/kg )

P= p₀+ ρgh

P= 10⁵+(13600×10×0/5)

P= 1/68 ×10⁵pa فشار داخل محفظه

P = ρgh

1/68×10⁵= 13600×10× h Þ  h = 1/23 m Þ  h= 123 cm Hg

2 – اگر به جای جیوه از آب در فشارسنج استفاده شود، ارتفاع آب در لوله در سطح تراز دریا چقدر می شود؟

(چگالی جیوه kg/m3 13600 و چگالی آب kg/m3 1000 می باشد.)

ارتفاع جیوه در سطح دریا 760 میلیمتر است 1000/760 (m

(ρgh) _آب=( ρgh)_جیوه

ρh= _آب  ρh _جیوه

1000× h آب= 13600×0/76

 H آب= 10/33 m

ملاحظه می کنید که ارتفاع آب به بیش از 10 متر در سطح تراز دریا می رسد پس آب مایع خوبی برای فشار سنج نیست.

3 – جسم جامدی به شکل مکعب مستطیل با ابعاد 2و3و5 متر روی سطح زمین قرار دارد. اگر چگالی جسم kg/m3800 باشد.

الف) جرم جسم را محاسبه کنید.

ب) در چه شرایطی جسم کمترین فشار را بر سطح وارد می کند؟

این فشار را محاسبه کنید.

الف) v=2×3×5 = 30m³

ρ= M/V Þ  m = ρv = 800×30=24000kg

ب) جسم هنگامی که بیشترین سطح تماس را با زمین داشته باشد، کمترین فشار را بر سطح وارد می کند.

A= 5×3=15m²

نیرویی که به سطح وارد می شود نیروی وزن جسم می باشد. پس:

P = F/A = mg/A = 24000*10/15  = 1600Pa

سوالات کنکور فشار

۱-عمق یک مایع در مخزنی  ۵ متر  و فشار هوا برابر  ۷۵ سانتیمتر جیوه است . فشار کلی که بر کف ظرف وارد می شود چند سانتیمتر جیوه است ؟ ( چگالی مایع و جیوه به ترتیب ۴/۳ و  ۶/۱۳ گرم بر سانتیمتر مکعب است ) ( ۷۸  ر )

    ۱)۱۲۵            ۲)۱۷۵          √ ۳)۲۰۰            ۴)۲۲۵

۲-۳۰۰ سانتیمتر مکعب از مایعی به چگالی  ۱۳۰۰kg/m³ را با چند سانتیمتر مکعب از مایعی به چگالی ۱۵۰۰kg/m³ مخلوط کنیم تا چگالی مخلوط

۱۴۰۰kg/m³ شود ؟ (۷۹  ت  )

     ۱)۲۰۰              ۲)۲۵۰            √ ۳)۳۰۰               ۴)۳۵۰

۳-یک حباب هوا وقتی که از ته دریاچه به سطح آب می آید حجمش  ۸ برابر می شود . در صورتیکه فشار هوا در سطح آب  ۱۰^۵ پاسکال و چگالی آب ۱۰۰۰kg/m³  باشد عمق دریاچه چند متر است ؟

 ( دما ثابت است ) ( ۷۹  ت  )

 √ ۱)۷۰              ۲)۸۰                ۳)۹۰             ۴)۱۰۰

۴-جرم ۲۰ لیتر از مایعی به چگالی ۱۲۰۰kg/m³ چند کیلو گرم است ؟ (۷۹ ت )

    ۱)۶                 ۲)۶۰               ۳)۱۸             √ ۴)۲۴

۵-استوانه ای به سطح قاعده ۰۱/۰ متر مربع در راستای قائم به طور کامل درون مایعی به چگالی  ۲/۱ g/cm³  قرار دارد . اگر اختلاف اندازه نیروهای

وارد از طرف مایع بر دو قاعده برابر با ۶۰ نیوتن باشد ، ارتفاع استوانه چند سانتیمتر است ؟ ( ۷۹  ر  )

۱)۳۰                ۲)۴۰           √ ۳)۵۰               ۴) ۶۰

۶-حباب هوائی که در عمق ۷۰ متر ایجاد می شود به طرف سطح آب حرکت می کند . اگر دما را ثابت فرض کنیم ، شعاع این حباب در سطح آب چند برابر می شود ؟ (فشار هوا و چگالی آب درSI برابر ۱۰^۵  و ۱۰^۳  است )

 ( ۸۰  ت  )

       ۱) ۲                  √ ۲)Γ۲

       ۳)۴                      ۴)۲Γ۲

۷-فشار وارد بر کف دریاچه ای ۱۲۵ سانتیمتر جیوه است . اگر فشار هوا در سطح آب  ۷۵ سانتیمتر جیوه باشد ، عمق دریاچه چند متر است ؟

 ( چگالی آب و جیوه  ۱  و  ۶/۱۳  g/cm³ است ) ( ۸۱ ت  )

   ۱)۶۸۰              ۲)۱۷            √ ۳)۶/۸            ۴)۱/۷

ادامه سوالات:

۸-اگر عمق آب استخری ۴ متر باشد ، اختلاف فشار بین کف استخر و سطح آب چند پاسکال است ؟  ( ۸۲  ر )

  √ ۱)۴۰۰۰۰         ۲)۴۰۰۰۰۰            ۳)۱۴۰۰۰            ۴)۱۴۰۰۰۰

۹-یک قطعه فلز به جرم ۹۰ گرم را درون آب در داخل استوانه ای می اندازیم . قطعه فلز کاملا در آب فرو می رود و سطح آب درون استوانه به اندازه ۲/۱ cm بالا می آید . اگر سطح مقطع داخلی استوانه ۱۰cm² باشد ،

چگالی فلز چند g/cm³  است؟ (۸۲  ر )

  ۱)۵/۵               ۲)۶               √۳)۷/۵              ۴)۸

۱۰-فشارسنجی را به تدریج درون آب پایین می بریم . در ازای هر یک سانتیمتر که پایین می رود ، تقریبا چند پاسکال بر آنچه که نشان می دهد اضافه می شود ؟ (  ۸۳  ر )

     ۱)۰/۰۱             ۲)۰/۱             ۳)۱۰           √ ۴)۱۰۰

۱۱-کدام عامل مایعها را تقریبا تراکم ناپذیر می کند ؟    (  ۸۳  ر  )

     ۱)وجود پیوندهای یونی بین مولکولی

     ۲)نیروی جاذبه بین مولکول ها در فواصل نزدیک

 √  ۳)نیروی رانشی بین مولکول ها در فواصل خیلی نزدیک

     ۴)آزاد بودن مولکول های مایع در جابجایی بین مولکولی

۱۲-حجم جسم  A دو برابر حجم جسم B و جرم آن ۳ برابر جرم جسم B است . چگالی جسم A چند برابر چگالی جسم B  است ؟ ( ۸۳  ر )

   ۱)۲/۳          √ ۲)۳/۲               ۳)۴/۹             ۴)۹/۴

۱۳-نسبت چگالی مایع A  به چگالی مایع B برابر ۵/۴ است. اگر حجم ۸kg از A برابر ۱۰ لیتر باشد . حجم ۵kg از مایع B چند لیتر است؟ (۸۴ ت )

    ۱)۲/۵               ۲)۳/۶                 ۳)۴              √ ۴)۵

۱۴-اختلاف فشار بین دو نقطه از مایعی در حال سکون p∆ است . اگر ظرف محتوی این مایع با شتاب g/3 در راستای قائم به طرف پایین حرکت کند . اختلاف فشار بین این دو نقطه کدام  خواهد بود ؟  (  ۸۴  ر )

    ۱)p∆               

    ۲)۳/p∆

√  ۳)۳/p∆ ضرب در ۲

    ۴)۳/p∆ ضرب در ۴

۱۵- اگر فشار هوا ۱۰^۵ پاسکال باشد . فشار در عمق ۲ متری آب یک استخر چند پاسکال است ؟( چگالی آب ρ=۱  گرم بر سانتیمتر مکعب) ( ۸۵ ت )

  √ ۱) ۲/۱×۱۰^۵

     ۲) ۲/۱×۱۰^۶

    ۳)۳×۱۰^۶

۴) ۳×۱۰^۵

۱۶- یک تیغ از پهنا می تواند روی سطح آب شناور شود زیرا ... ( ۸۵ ر )

   ۱) حجم تیغ بسیار کم است .

   ۲) چگالی تیغ کمتر از چگالی آب است .

   ۳) جرم تیغ بسیار کم است .

 √ ۴) در سطح آب کشش سطحی وجود دارد .

چرا سوختگی حاصل از بخار آب جوش شدیدتر از سوختگی با آب جوش است؟