جواب تمرین و فعالیت صفحه ۱۳۷ فیزیک دهم - همیار آموزش

تمرین ۵-۴ صفحه ۱۳۷ فیزیک دهم

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 منحنی‌ها به کار ببندید).

پاسخ روش اول: با توجه به قانون گازها میتوان نوشت:

$$ P_۱V_۱=nRT_۱ , P_۲V_۲=nRT_۲ , P_۳V_۳=nRT_۳ , P_۴V_۴=nRT_۴ $$

با توجه به نمودار رابطه فشار در نقاط 1 و 2 و 3 و4 برابر است با:

$$ P_۱= P_۲= P_۳= P_۴ $$
چون حجم گاز در تمام این نقاط با هم برابر است میتوان نوشت:

$$ P_۱V_۱ < P_۲V_۲ < P_۳V_۳ < P_۴V_۴ $$

با استفاده از قانون گازها داریم:

$$ nRT_۱ < nRT_۲ < nRT_۳ < nRT_۴ $$
با حذف مقدار nR از نامساوی میتوان نوشت:
$$ T_۱ < T_۲ < T_۳ < T_۴ $$

پاسخ روش دوم: ابتدا یک فرآیند هم حجم رسم می کنیم سپس از مقایسه ی فشار هر نمودار، دمای هر نمودار را مقایسه می کنیم

جهت بزرگ کردن تصویر روی آن کلیک کنید 👆

ب) در یک تغییر حجم معین، اندازهٔ کار انجام شده در کدام فرایند بیشتر است؟
پاسخ: چون قدر مطلق کار انجام شده برابر با سطح زیر نمودار (V-P)است، هر چه نمودار بالاتر باشد مساحت زیر آن و در نتیجه کار انجام شده در آن فرآیند بیشتر است. پس

$$ |w_۱|>|w_۲|>|w_۳|> |w_۴| $$

فعالیت ۵-۳ صفحه ۱۳۷ فیزیک دهم

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: این پدیده به دلیل تغییر فشار و دما است. وقتی شما درِ نوشابهٔ گازدار را باز می‌کنید، فشار داخل بطری به طور ناگهانی کاهش می‌یابد. این باعث می‌شود که گازهای محلول در نوشابه، به شکل حباب‌های کوچک آزاد شوند و به سرعت به بیرون بروند. همچنین، این فرایند باعث کاهش دمای نوشابه می‌شود، زیرا گازهایی که آزاد شده‌اند، گرمای محیط را با خود به بیرون می‌برند. این تغییرات فشار و دما باعث تشکیل هالهٔ رقیقی در اطراف دهانهٔ نوشابه می‌شود.