جواب تمرین و فعالیت صفحه ۱۳۷ فیزیک پایه دهم رشته ریاضی و فیزیک از فصل ۵ پنجم ترمودینامیک قسمت ۵-۴ برخی از فرایندهای ترمودینامیکی ؛ برای مشاهده گام به گام این بخش در ادامه با آموزش و پرورش ماگرتا همراه باشید.
پاسخ صفحه بعدی: جواب تمرین صفحه ۱۳۸ فیزیک دهم ریاضی
پاسخ تمرین ۵-۴ صفحه ۱۳۷ فیزیک پایه دهم ریاضی
در شکل زیر، نمودار P-V مربوط به انبساط هم دمای یک گاز آرمانی در دماهای مختلف رسم شده است.
الف) نشان دهید: T۴>T۳>T۲>T۱. (راهنمایی: خطی عمود بر محور V یا عمود بر محور P رسم کنید، به گونهای که هر چهار نمودار را قطع کند و سپس قانون گازهای آرمانی را برای نقطههای برخورد با منحنیها به کار ببندید).
پاسخ: با توجه به معادلهٔ حالت گاز کامل داریم:
اگر طبق راهنمایی، خطی عمودی بر محور حجم رسم کنیم به گونه ای که هر چهار نمودار را قطع کند از رابطه بالا در می یابیم که برای چهار نقطه تلاقی که در آنها nR/P (ضریب T) برابر است، فشار کمتر مربوط به دمای کمتر است. بنابراین، منحنی T۱ که خط عمود بر محور حجم را در جا (فشار) پایین تری قطع کرده است کمترین دما را دارد و منحنی T1 که خط عمود بر محور را در جا (فشار) بالاتری قطع کرده است، بیشترین دما را دارد و بدین ترتیب T۴>T۳>T۲>T۱ است. البته می توانستیم مسئله را به ازای یک فشار معین نیز بررسی کنیم. در آن صورت، معادله حالت گاز کامل را به صورت زیر می نویسیم:
حال اگر خطی به محور فشار رسم کنیم؛ به گونهای که هر چهار نمودار را قطع کند، از رابطهٔ بالا درمییابیم در مقایسهٔ این چهار نقطهٔ تقاطع، کمترین حجم مربوط به کمترین دما و بیشترین حجم مربوط به بیشترین دما است. بنابراین داریم:
از این تمرین در می یابیم که نمودارهای هم دما برای ما حکم یک دماسنج را دارند و با مشاهده آن ها در مقایسه با یکدیگر می توان درباره دما اظهار نظر کرد و با مشاهده نمودار یک فرایند در زمینه آن ها می توان درباره تغییر دمای گاز در مسیر آن فرایند اظهار نظر کرد.
ب) در یک تغییر حجم معین، اندازهٔ کار انجام شده در کدام فرایند بیشتر است؟
پاسخ: همانطور که اشاره کردیم، مقدار کار برابر مساحت زیر نمودار P-V است. چون مساحت زیر منحنی T1 از همه کمتر و مساحت زیر منحنی T4 از همه بیشتر است. بنابراین داریم:
(توجه کنید که هر چهار نمودار، فرایندهای انبساطی را نشان می دهند و در آن ها W منفی است).
جواب فعالیت ۵-۳ صفحه ۱۳۷ فیزیک پایه دهم ریاضی
وقتی درِ یک نوشابهٔ گازدار خیلی سرد را سریع باز میکنیم، مشاهده میشود که هالهٔ رقیقی در اطراف دهانهٔ نوشابه ایجاد میشود. این پدیده را توجیه کنید.
پاسخ: در قسمت بالای بطری نوشابهای که هنوز باز نشده، ترکیبی از گاز کربن دیاکسید و بخار آب وجود دارد. وقتی در بطری نوشابه را به سرعت باز میکنیم، به دلیل این که فرآیند خیلی سریع اتفاق میافتد، گاز داخل بطری فرصت تبادل گرما با محیط را ندارد و فرآیندی بدون تعادل حرارتی را طی میکند. در این حالت، فشار گاز کاهش و حجم آن افزایش مییابد. نتیجه این فرآیند کاهش انرژی درونی گاز و کاهش دما است. این کاهش دما باعث میشود بخار آب موجود در بطری به مایع تبدیل شده و بهصورت ابری رقیق مشاهده شود.
پاسخ دیگر: این پدیده به دلیل تغییرات فشار و دما رخ میدهد. وقتی در بطری نوشابه گازدار را باز میکنید، فشار داخلی بطری بهطور ناگهانی کاهش مییابد. این امر باعث میشود گازهای محلول در نوشابه بهصورت حبابهای کوچک آزاد شوند و به بیرون بروند. همچنین، این فرآیند باعث کاهش دمای نوشابه میشود؛ چرا که گازهای آزاد شده، گرمای محیط را از خود میبرند. ترکیب تغییرات فشار و دما باعث ایجاد یک هالهی رقیق در اطراف دهانهی بطری میشود.
⭕️ تذکر: دانشآموز عزیز، لطفاً توجه کنید که مطالب درسی در این وبسایت صرفاً به منظور کمک و آموزش قرار داده شدهاند و نباید از آن ها بهطور نادرست استفاده کنید. لذا، پیش از مشاهده پاسخها، لطفاً یکبار دیگر خودتان به سوالات پاسخ دهید و در صورت بروز مشکلات، از این پاسخها کمک بگیرید.
پاسخ صفحه قبلی: جواب تمرین و فعالیت صفحه ۱۳۶ فیزیک دهم ریاضی
✅ به پایان جواب تمرین و فعالیت صفحه 137 فیزیک ۱ پایه دهم ریاضی رسیدیم، جهت مشاهده گام به گام سایر کتاب های درسیتان کافیست آن را به همراه عبارت «ماگرتا» در گوگل جست و جو فرمایید. همچنین اگر سوالی داشتید حتما آن را از بخش دیدگاه بپرسید.
