Question

1. Nastąpiła pewna przemiana gazu, w której zmniejszyła się energia wewnętrzna gazu, ale jego temperatura się nie zmieniła. W efekcie tej przemiany:

a) Wystąpiło zjawisko topnienia i gaz zamienił się w ciecz

b) Spadło ciśnienie gazu
c) Wystąpiło zjawisko skraplania i gaz zamienił się w ciecz
d) Wzrosło ciśnienie tego gazu

2. Przy badaniu zależności częstotliwości drgań od długości wahadła matematycznego możemy przy okazji wyznaczyć wartość przyspieszenia ziemskiego. W pewnej szkole uczniowie wyznaczyli tę wartość i z obliczeń wynikało, że g= 10,28 m/s². Wynik ten możemy zinterpretować w nastepujący sposób:

a) Na pewno występują tam anomalie pola grawitacyjnego
b) Musiała być to szkoła położona blisko bieguna północnego lub południowego Ziemii

c) W doświadczeniu szkolnym takie odchylenia od wartości rzeczywistych umieszczonych w tablicach fizycznych są dopuszczalne i wynikają z niedokładności pomiaru

d) Wahadłem matematycznym nie da się wyznaczyć przyspieszenia ziemiskiego

Answer 1

1.

Dział: Termodynamika

Przemiana w której zmienia się energia gazu, a temperatura jest stała nazywa się przemianą izotermiczną.

Biorąc pod uwagę przemianę gazu doskonałego opisanego równaniem Clapeyrona otrzymujemy:

pV = nRT 

gdzie:

p - ciśnienie

V - objętość

n - ilość moli gazu

R - stała gazowa 

T - temperatura

Ze stwierdzenia w zadaniu wynika, że nastąpiła zmiana (spadek konkretnie) energii gazu, przy stałej temperaturze. Ponieważ jedyne zmienne z równania Clapeyrona to ciśnienie i objętość, spadek energii wewnętrznej wiąże się ze spadkiem ciśnienia, lub spadkiem objętości tego gazu.

Z podanych przykładów rozważaniom odpowiada prawidłowy punktb), natomiast punkt d) jest fałszywy.

Punkty a) i c) są nieprawdziwe, gdyż a) - Topnienie odpowiada przemianie z stanu stałego do stanu ciekłego, oraz c) - Gdyż zmianie energii nie musi towarzyszyć skraplanie.

 

2.

Dział: Dynamika (siły grawitacji)

Wahadłem matematycznym jest punkt zawieszony na niedającej się rozciągać i nic nie ważącej nici.

Stwierdzenie a) jest fałszywe, ponieważ nie możemy stwierdzić, że "na pewno" występują w tej szkole jakieś anomalie.

Stwierdzenie b) jest prawdziwe, gdyż w pobliżu biegunów ziemskich przyciąganie grawitacyjne jest silniejsze, bo nie występuje tam siła odśrodkowa związana z ruchem obrotowym Ziemii.

Stwierdzenie c) jest fałszywe, gdyż wyznaczając wynik z wartością do drugiego miejsca po przecinku, przyjmujemy, że popełniamy błąd w ostatniej liczbie. Tutaj wynik różni się od prawidłowego uśrednionego przyspieszenia ziemskiego (wynoszączego 9,81 m/s^2 )o 0,5 m/s^2, czyli za dużo. Gdyby stwierdzenie c) było prawidłowe, z obliczeń by wynikało, że g = 10.

Stwierdzenie d) jest fałszywe, gdyż istotnie, możemy wyznaczyć przyspieszenie ziemskie znająć długość ramienia wahadła l, oraz okres jego drgań T (okres jest odwrotnością częstotliwości f).