ITAP Fizik Olimpiyat Okulu

Benzer belgeler
ITAP Fizik Olimpiyat Okulu

ITAP Fizik Olimpiyat Okulu

ITAP Fizik Olimpiyat Okulu

Soru No Program Çıktısı 3, ,10 8,10

TERMODİNAMİĞİN BİRİNCİ YASASI

Termodinamik Termodinamik Süreçlerde İŞ ve ISI

Bölüm 4 KAPALI SİSTEMLERİN ENERJİ ANALİZİ. Bölüm 4: Kapalı Sistemlerin Enerji Analizi

TEKNİK FİZİK ÖRNEK PROBLEMLER-EK2 1

ITAP Fizik Olimpiyat Okulu 2011 Seçme Sınavı

Termodinamik. Öğretim Görevlisi Prof. Dr. Lütfullah Kuddusi. Bölüm 4: Kapalı Sistemlerin Enerji Analizi

SINAV SÜRESİ 80 DAKİKADIR. BAŞARILAR

Soru No Puan Program Çıktısı 1 1,3 1,3 1,3 1,3,10

TEKNİK FİZİK/TERMODİNAMİK-ÖRNEK PROBLEMLER 1

Bölüm 4 KAPALI SİSTEMLERİN ENERJİ ANALİZİ

FİZİKSEL KİMYA I FİNAL SINAVI

İdeal gaz Moleküllerin özhacimlerinin moleküllerin serbestçe dolaştıkları tüm hacim oranı çok küçük olan (yani tüm hacim yanında ihmal edilebilecek

O )molekül ağırlığı 18 g/mol ve 1g suyun kapladığı hacimde

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 DAİRESEL HAREKET Bölüm 2 İŞ, GÜÇ, ENERJİ ve MOMENTUM

FİZ304 İSTATİSTİK FİZİK. Mikrokopik Teori ve Makroskopik Ölçümler I. Prof.Dr. Orhan ÇAKIR Ankara Üniversitesi, Fizik Bölümü 2017

İstatistiksel Mekanik I

GAZLAR GAZ KARIŞIMLARI

OREN1066 TEKNİK FİZİK / TERMODİNAMİK ÖRNEK PROBLEMLER

Termal Genleşme İdeal Gazlar Isı Termodinamiğin 1. Yasası Entropi ve Termodinamiğin 2. Yasası

GENEL KİMYA. 10. Hafta.

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ SAKARYA MESLEK YÜKSEKOKULU

BÖLÜM 1: TEMEL KAVRAMLAR

SINAV SÜRESİ 90 DAKİKADIR. BAŞARILAR

Üçüncü Tek Saatlik Sınav 5.111

Gözetmenlere soru sorulmayacaktır. Eksik veya hatalı verildiği düşünülen değerler için mantıklı tahminler yapabilirsiniz.

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

FİZİKOKİMYA I ARASINAV SORU VE CEVAPLARI GÜZ YARIYILI

MOTORLAR-5 HAFTA GERÇEK MOTOR ÇEVRİMİ

Bileşen Formüller ve tarifi Devre simgesi Hidro silindir tek etkili. d: A: F s: p B: v: Q zu: s: t: basitleştirilmiş:

İDEAL GAZ KARIŞIMLARI

KİNETİK GAZ KURAMI. Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 1

FİZ304 İSTATİSTİK FİZİK VE TERMODİNAMİK. Mikrokopik Teori ve Makroskopik Ölçümler I. Prof.Dr. Orhan ÇAKIR Ankara Üniversitesi, FizikBölümü 2017

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

Adı- Soyadı: Fakülte No :

6. İDEAL GAZLARIN HAL DENKLEMİ

Gazların sıcaklık,basınç ve enerji gibi makro özelliklerini molekül kütlesi, hızı ve sayısı gibi mikroskopik özelliklerine bağlar.

bir sonraki deneme değerinin tayin edilmesi için fonksiyonun X e göre türevi kullanılır. Aşağıdaki şekil X e karşı f(x) i göstermektedir.

FİZK Ders 1. Termodinamik: Sıcaklık ve Isı. Dr. Ali ÖVGÜN. DAÜ Fizik Bölümü.

Kristalizasyon Kinetiği

Bölüm 3 SAF MADDENİN ÖZELLİKLERİ

Bileşen Formüller ve tarifi Devre simgesi Hidro silindir tek etkili. d: A: F s: p B: v: Q zu: s: t: basitleştirilmiş: basitleştirilmiş:

AKM 205-BÖLÜM 2-UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

Bölüm 8 EKSERJİ: İŞ POTANSİYELİNİN BİR ÖLÇÜSÜ. Bölüm 8: Ekserji: İş Potansiyelinin bir Ölçüsü

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

Termodinamik İdeal Gazlar Isı ve Termodinamiğin 1. Yasası

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

TERMODİNAMİĞİN BİRİNCİ YASASI

Not: Termodinamik tablolar açıktır Tam sonuçlar değerlendirmede dikkate alınacaktır.

Vˆ (m 3 /kg) ρ (kg/m 3 ) m (kg) F (N)

(T = sabit) V x V V T0 = (P = sabit) V x = T 0 T T

İnstagram:kimyaci_glcn_hoca GAZLAR-1.

MET201 Atmosfer Termodinamiği Final için Çalışma Soruları

BÖLÜM 19 KİMYASAL TERMODİNAMİK ENTROPİ VE SERBEST ENERJİ Öğrenme Hedefleri ve Anahtar Kavramlar: Kendiliğinden, tersinir, tersinmez ve izotermal

Bahar Yarıyılı D_IFERANS_IYEL DENKLEMLER II ARA SINAV 6 Nisan 2011 Süre: 90 dakika CEVAP ANAHTARI. y = c n x n+r. (n + r) c n x n+r 1 +

KİNETİK GAZ KURAMI. Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 1

SİLİNDİRİK ELEKTROT SİSTEMLERİ

6- TERMODİNAMİK FİZİKSEL KİMYA 6- TERMODİNAMİK

İleri Diferansiyel Denklemler

Fiziksel bir olayı incelemek için çeşitli yöntemler kullanılır. Bunlar; 1. Ampirik Bağıntılar 2. Boyut Analizi, Benzerlik Teorisi 3.

Bölüm 7 ENTROPİ. Bölüm 7: Entropi

Kendiliğinden Oluşan Olaylar ISTEMLI DEĞIŞIM: ENTROPI VE SERBEST ENERJI. Entropi. Şelale her zaman aşağı akar, yukarı aktığı görülmemiştir.

E = U + KE + KP = (kj) U = iç enerji, KE = kinetik enerji, KP = potansiyel enerji, m = kütle, V = hız, g = yerçekimi ivmesi, z = yükseklik

Buji ile ateşlemeli motorlar için teorik çevrimin (Hava Standart OTTO çevrimi) Sıkıştırma ile ateşlemeli motorlar için teorik çevrimin (Dizel Teorik

Gazların fiziksel davranışlarını 4 özellik belirler.

HR. Ü. Müh. Fak. Makina Mühendisliği Bölümü Termodinamik II Final Sınavı (15/06/2015) Adı ve Soyadı: No: İmza:

Mohr Dairesi Düzlem Gerilme

ITAP_FOO Olimpiyat Deneme Sınavı: Elektrik Soruları 1 Başlangıç 24 Temmuz-Bitiş 2 Augost 2013

İleri Diferansiyel Denklemler

KirişlerdeİçKuvvetler Normal Kuvvet, KesmeKuvveti vemoment Diyagramları

BÖLÜM 1: TEMEL KAVRAMLAR

Gerekli ısı miktarı (ısıl kapasite)

HR. Ü. Müh. Fak. Makina Mühendisliği Bölümü Termodinamik I Bütünleme Sınavı (02/02/2012) Adı ve Soyadı: No: İmza:

Dört stroklu diesel motor

Bölüm 3. Maddenin Isıl Özellikleri ve TERMODİNAMİK. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

Öğr. Gör. Serkan AKSU

3. V, R 3 ün açık bir altkümesi olmak üzere, c R. p noktasında yüzeye dik olduğunu gösteriniz.(10

Bölüm 7 ENTROPİ. Bölüm 7: Entropi

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

EKSENEL YÜKLERDEN OLUŞAN GERILME VE ŞEKİL DEĞİŞİMİ Eksenel yüklü elemanlarda meydana gelen normal gerilmelerin nasıl hesaplanacağı daha önce ele

HACETTEPE ÜNİVERSİTESİ GIDA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GMU 319 MÜHENDİSLİK TERMODİNAMİĞİ Çalışma Soruları #4 ün Çözümleri

!" #$%&'! ( ')! *+*,(* *' *, -*.*. /0 1, -*.*

7. Bölüm: Termokimya

Bölüm 2. Sıcaklık ve Gazların Kinetik Teorisi. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

MOL KAVRAMI I. ÖRNEK 2

Kirişlerde İç Kuvvetler

04 Kasım 2010 TÜBİTAK ikince kademe seviyesinde Deneme Sınavı (Prof.Dr.Ventsislav Dimitrov)

Vakum Teknolojisi * Prof. Dr. Ergun GÜLTEKİN. İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi

Gerçek ve ideal çevrimler, Carnot çevrimi, hava standardı kabulleri, pistonlu motolar

İstatistiksel Mekanik I

8.333 İstatistiksel Mekanik I: Parçacıkların İstatistiksel Mekaniği

Dik koordinat sisteminde yatay eksen x ekseni (apsis ekseni), düşey eksen ise y ekseni (ordinat ekseni) dir.

Prof.Dr.Recep Dimitrov

İstatistiksel Mekanik I

3. TERMODİNAMİK KANUNLAR. (Ref. e_makaleleri) Termodinamiğin Birinci Kanunu ÖRNEK

Transkript:

5 Eylül 00 Resmi Sınavı (rof Dr Ventsislav Dimitrov) Konu: Döngüsel süreçlerin ermodinamiği Soru Diyagramdaki döngüsel süreç iki izobar ve iki izotermal süreçten oluşuyor V V Eğer diyagramdaki - noktaları için α ve ise V V (burada α bir sabittir), ne kadardır? Çözüm: Yazıları daha kısa yazmak için nr olarak alalım, burada n mol sayısı R ise gaz sabitidir Buna göre bir n mol miktarda ideal gazın denklemi V şekline geliyor Diyagrama göre ve (- süreci bir izotermdir) Buradan V ynı şekilde V (- süreci bir izotermdir) Bu iki V V denklemden Verilere göre VV α, buradan α (Cevap) V V VV

Soru n mol miktarda olan helyum gazının V diyagramdaki döngüsel süreci bir izobardan (-) ve iki tane lineer süreçten oluşuyor İzobar sürecinde gaz W miktarda iş yapıyor ve sıcaklığı dört katına çıkıyor ve durumlarında sıcaklık aynıdır V diyagramda ve noktalarından geçen doğru koordinat sistemin başlangıç noktasından geçmektedir Bu verilere göre gazın sıcaklığı durum de ne kadardır? Bir döngüsel süreçte gazın yaptığı toplam iş ne kadardır? Çözüm: Yazıları daha kısa yazmak için nr olarak alalım Buna göre ideal gazın denklemi V nr t oluyor, burada t birimi enerji boyutunda olan mutlak t sıcaklıktır, yani Verilere göre t t V, buradanv V olduğu nr W gözleniyor Verilere göre W ( V V) t Buradan t ye olduğunu W buluruz Boyutlu şeklinde ise nr (Cevap) Doğru - başlangıç noktadan geçtiğine göre doğrunun denklemi av dir, burada t α bir sabittir Nokta için av av a, buradan a buluruz Nokta t t t için ise av a a Buradan at Gaz bir döngüde yaptığı iş sayısal olarak V diyagramdaki -- üçgenin alanına eşittir: t W W t ( )( V V) W t (Cevap)

Soru Bir mol miktarda helyum gazının V diyagramdaki -- döngüsel süreçte yaptığı işi bulunuz Süreç bir adiabat (-), bir izobar (- ) ve bir izokordan (-) oluşmaktadır diabat sürecinde en yüksek ile en düşük sıcaklık arasındaki fark dir İzobar sürecinde ise gazdan miktarda ısı alınıyor Çözüm: Birinci yasaya göre bir döngüsel süreçte bir sistemin yaptığı iş (W) sisteme verilen net ısıya ( t ) eşittir (veya verilen ısı eksi alınan ısıya eşittir) Diyagrama göre sisteme verilen net ısı W t C( ) ) + CV( ) ) + CV( ) ), () burada izobar süreçte gazdan alınan ısı miktarı, C ve ise C v sabit basınç ve sabit hacim koşullarında ısı kapasiteleridir Verilere göre () C γ V diabat denkleminden sıcaklığın hacmin monoton azalan bir fonksiyonu V olduğu gözleniyor, yani diyagramdaki adiabatik süreçte en yüksek sıcaklık, en düşük ise dir: verilere göre () Denk(-) ten + buluruz ve Denk() ye göre C CV C CV 5 W + + CV CV Helyum için C R ve C R C C Buradan W R (Cevap) 5

Soru Bilinen bir miktarda helyum gazı pistonu hareketli olan bir silindir içinde bulunmaktadır Sabit basınç altında gaz durum den durum ye kadar ısıtılıyor (şekildeki V diyagrama göre) Bu süreçte gaz miktarı kadar iş yapıyor rdından - sürecinde gazın üzerine - miktarında iş yaparak (- >0) gaz basıncı hacimle orantılı olarak şeklinde sıkıştırılıyor Son olarak - adiabatik sürecinde gaz sıkıştırılıyor ve başlangıç duruma getiriliyor - adiabatik sürecinde gazın yaptığı işi ( ) bulunuz Çözüm: Yazıları daha kısa yazmak için nr alınmıştır, buna göre ideal gazın denklemi V oluyor Bir döngüsel süreçte sistemin yaptığı net iş () sisteme verilen net ısıya () eşittir: Örnekte + + + + () - süreci adiabatik olduğuna göre 0 - süreci ise izobardır C( ) ermodinamiğin birinci yasasına ve verilere göre C ( ) U U + C ( (U sistemin iç enerjisidir) V ) + C Buradan C( ) C C V CV () C CV 5 (Helyum gazı için C V nr vec nr dir) - sürecinde verilere göre av burada α bir sabittir veya V av av Bu süreçte sistemin yaptığı iş dv avdv δ d( av ) d, yani ( ) Birinci yasaya göre U U + CV ( + ) CV ) CV ( () Denk() ye göre ( ) + ( ) + (Cevap)

Soru 5 Döngüsü - izoterminden, - izokorundan ve - adiabatından oluşan bir ısı makinen verimi η dir, döngünün en yüksek ve en düşük sıcaklıkları arasındaki fark ise dir Buna göre n mol miktarda olan bir atomlu ideal gaz izoterm sürecinde ne kadar iş yapacaktır? Çözüm: Yazıları daha kısa yazmak için nr alınmıştır, buna göre ideal gazın 5 denklemi V, ısı kapasiteleri ise C ve CV oluyor Verilere göre makine sadece izoterm süreçte V ln V () miktarda ısı alıyor ve sadece izokor süreçte açığa CV( ) () miktarda ısı veriyor Verimin tanımına göre η Buradan η veya nr, boyutlu şeklinde ise (Cevap) η η ( )

Soru 6 V diyagramdaki --- döngüsünün verimi η, --- in ise η dir ---- döngüsünün verimini bulunuz - ve - süreçleri izokor, - izobar, - ve - ise basıncın hacmin lineer fonksiyonu olduğu süreçlerdir Döngülerde süreçlerin yönü saat yönündedir Makinede çalışan gaz ideal gazdır Çözüm: Yazıları daha kısa yazmak için nr alınmıştır, buna göre ideal gazın 5 denklemi V, ısı kapasiteleri ise C ve CV oluyor Önceden farklı süreçlerde makine ısı aldığı almadığını açıklayalım - ve - lineer süreçle için a+ bv burada a ve b negatif olmayan sabitlerdir Buna göre av + bv ve a+bv 0, yani hacimle artan bir fonksiyondur Buradan CV + > 0 ( lineer süreçte yapılan pozitif iştir) - sürecinde sisteme verilen ısı, - de ve - sürecinde ise olsun --- döngüsünde yapılan iş, --- döngüsünde ise olsun - ve - süreçlerinde sistemden ısı alınmaktadır Bu açıklamalara göre ve verimin tanımına göre η + η () + η + ynı anda birinci yasaya göre dönge --- için + ( η) Buradan + η+ η η+ η( η) ( η+ η ηη) Denk() re göre η η+ η ηη (Cevap)

Soru 7 Bilinen bir miktarda olan gazın yaptığı döngüsel süreç iki izobar ve iki izokor süreçlerden oluşuyor (şekildeki gibi) Bu süreçler,, ve noktalarında kesişiyor ve noktalarında sırasıyla sıcaklık ve eşittir, ve noktalardan geçen doğru koordinat sistemin başlangıç noktasından geçiyor Bu verilere göre ve noktalardaki sıcaklığı bulunuz Çözüm : Yazıları daha kısa yazmak için nr birim olarak alalım Verilere göre O- - doğrultusunda av burada α bir sabittir Buna göre av ve V av V veya V V () İdeal gaz denklemine göre () Denk() de kullanılırsa buluruz Denk() den () V V V Yani, (Cevap) Çözüm : Yazıları daha kısa yazmak için, V ve nr sırasıyla basınç, hacim ve gaz sabiti birimi olarak alalım Buradan ve nokta eğimi olan doğrultuda olduğuna göre V ye eşittir Gaz denklemine göre V, buradan V Buradan ve V Boyutlu şeklinde ise (Cevap)

Soru 8 n mol miktarda olan helyum gazı V diyagramdaki döngüsel süreçte yer almaktadır Süreç iki izobar ve iki izokordan oluşuyor - izokor sürecinde gaza miktarda ısı aktarılıyor ve bu süreçte gazın sıcaklığı katına çıkıyor Durum ve te sıcaklıklar aynıdır, doğru - ise koordinat sistemin başlangıç noktasından geçiyor Bu verilere göre durum de gazın sıcaklığını ve gazın döngüsel süreçte yaptığı işi bulunuz Çözüm: Yazıları daha kısa yazmak için, V ve nr sırasıyla basınç, hacim ve gaz sabiti birimi olarak alalım (Buna göre E 0, 0 sırasıyla enerji ve sıcaklık birimi, ısı kapasitesi ise C V nr oluyor) denkleminden Nokta, --0 doğrultusunda bulunduğuna göre eğimi ve V Verilere göre 9 Gaza - sürecinde verilen ısı CV ( ) ) dir 9, boyutlu biçiminde ise 9nR (Cevap) Gaz denklemine göre durum için V, buradan V Durum için ise Buradan -- üçgenin alanı ( )( V V), boyutlu biçiminde ise nr (Cevap) 9

Soru 9 - adiabatından, - izoterminden ve - izobarından oluşan süreçte (şekildeki gibi) bir miktar helyum gazı miktarda iş yapmaktadır Eğer süreçteki en yüksek ve en düşük sıcaklık arasında fark ise gaz izoterm sürecinde ne kadar iş yapıyor? Çözüm: - izoterm sürecinde termodinamiğin birinci yasasına göre δdv <0 çünkü bu süreçte hacım azalıyor, yani sistemden ısı alınıyor İzoterm sürecinde sistemden alınan ısı miktarı olsun İzobar sürecinde ise (-) sisteme verilen ısı miktarı 5 ( ) C R > 0 () V çünkü denklemine göre hacim artınca sıcaklık ta artıyor - adiabat R sürecinde ise sistemin sıcaklığı devamlı azalıyor: ermodinamiğin birinci yasasına göre () İzoterm süreçte () 5 Denk(-) ten R (Cevap)

Soru 0 Bilinen bir miktarda helyum gazı pistonu hareketli olan bir silindir içinde bulunmaktadır Gaz üzerine W (W >0) miktarda iş yapılarak gaz - adiabatik sürecinde durum den durum ye kadar sıkıştırılıyor (V diyagramdaki gibi) rdından gaz - izoterm sürecinde durum den durum çe kadar genişliyor Son olarak gaz durum ten basıncı hacmine orantılı olarak şeklinde ilk duruma kadar sıkıştırılıyor Eğer tüm --- sürecinde gaz miktarda iş yaparsa gaz - izoterm sürecinde ne kadar iş ( ) yapacaktır? Çözüm: Yazıları daha kısa yazmak için, V ve nr sırasıyla basınç, hacim ve gaz sabiti birimi olarak alalım (Buna göre E 0, 0 sırasıyla enerji ve sıcaklık birimi, ısı kapasitesi ise C V nr oluyor) denkleminden V Nokta, --0 doğrultusunda bulunduğuna göre eğimi ve V Verilere göre - izoterm sürecinde gaza verilen ısı () - lineer sürecinde sistemden alınan ısı ise olsun: CV +, () ( ) Burada ( + )( V V ) ( + )( ), yani ( ) () ( ) + ( ) ( ) (), buradan ( ) (5) ermodinamiğin birinci yasasına göre ( ) Sistemin yaptığı toplam iş: + + W + W + buradan W veya + W (Cevap) ( ) W +,