نمونه سوال فصل ۵ فیزیک دهم ریاضی با جواب

در مرحلهٔ «ضربهٔ تراکم» سوپاپ ورودی و سوپاپ خروجی به‌ترتیب در چه وضعیتی هستند؟

در کدام فرایند، کار انجام‌شده روی گاز مثبت است و انرژی درونی گاز کاهش می‌یابد؟

مقداری گاز آرمانی در فشار $P_1$ و دمای $T_1$ دارای حجم $V_1$ است. از سه مسیر جداگانهٔ هم‌فشار، هم‌دما و بی‌دررو حجم این گاز را ۲۰ درصد افزایش می‌دهیم. کدام موارد درست است؟
الف: گرمای داده‌شده به گاز در فرایند هم‌فشار بیشتر از سایر فرایندها است.
ب: گرمای داده‌شده به گاز در فرایند هم‌دما صفر است.
پ: انرژی درونی فقط در فرایند بی‌دررو کاهش یافته است.
ت: انرژی درونی در فرایند هم‌فشار کاهش یافته است.

مقدار معینی گاز کامل، از طریق فرایندهای متفاوتی از حالت ($P_1$، $V_1$ و $T_1$) به حالت ($P_2$، $V_2$ و $T_2$) رسیده است. کدام کمیت‌های ذکرشده، به نوع فرایند در این مسیر بستگی ندارد؟

در چرخهٔ ترمودینامیکی شکل زیر، گاز آرمانی با انبساط بی‌دررو از نقطهٔ A به نقطهٔ B می‌رود. سپس طی یک فرایند هم‌حجم با مبادلهٔ $350\,\mathrm{J}$ گرما، به نقطهٔ C می‌رود. پس از آن با انجام کاری به بزرگی $600\,\mathrm{J}$ طی یک فرایند هم‌دما به نقطهٔ A بازمی‌گردد. کل کار انجام‌شده روی گاز در این چرخه چند ژول است؟

شکل: نمودار P-V با محور عمودی P و محور افقی V. دو منحنی هم‌دمای خط‌چین: $T_1$ (پایین‌تر) و $T_2$ (بالاتر). نقطهٔ A در بالا سمت چپ روی $T_2$؛ نقطهٔ B پایین‌تر روی $T_1$ و نقطهٔ C بالای B روی $T_2$ (هم‌حجم با B). فلش‌ها: A به B با منحنی بی‌دررو (انبساط)، B به C قائم رو به بالا، C به A در امتداد هم‌دمای $T_2$.

نمودار $P-V$ی مقداری گاز آرمانی، مطابق شکل زیر است. کدام مورد در مقایسهٔ انرژی درونی نقطه‌های $A$، $B$ و $C$ درست است؟

شکل: نمودار $P-V$ با محور افقی $V(\mathrm{L})$ و محور عمودی $P(\mathrm{Pa})$. نقطهٔ A در $V = 2/2$ و $P = 2/5\times10^5$، نقطهٔ B در $V = 6/6$ و $P = 2/5\times10^5$، نقطهٔ C در $V = 6/6$ و $P = 1/5\times10^5$. مسیر A به B خط افقی (هم‌فشار) با پیکان به سمت راست؛ مسیر B به C خط قائم رو به پایین با پیکان؛ مسیر C به A منحنی (خمیده) با پیکان به سمت A. خط‌چین‌هایی از نقاط تا محورها رسم شده است.

در شکل زیر پیستونی به جرم $1/75\,\mathrm{kg}$ و سطح قاعده $50\,\mathrm{cm^2}$ روی گاز آرمانی به حالت تعادل قرار دارد. اگر وزنه‌ای به جرم ۹ برابر جرم پیستون روی آن قرار دهیم، پیستون به اندازه $10\,\mathrm{cm}$ پایین می‌آید و دوباره به حالت تعادل می‌رسد. اگر دمای گاز ثابت بماند، فشار هوا چند پاسکال است؟ ($g = 10\,\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s^2}}$)

شکل: استوانه عمودی با پیستون (هاشورخورده) در بالای آن که روی گاز قرار دارد. ارتفاع ستون گاز زیر پیستون با پیکان دوطرفه و برچسب $40\,\mathrm{cm}$ نشان داده شده است.

کدام مورد درست است؟

ماشین بنزینی، چرخه‌ای را طی می‌کند که شامل ۶ فرایند است. از این تعداد، چند فرایند همراه با حرکت پیستون است؟