Zagadnienia na sprawdzian z działów: Energia wokół nas i Zjawiska w atmosferze ziemskiej

Dział: Energia wokół nas

Uczeń:

• posługuje się pojęciami pracy i mocy, energii kinetycznej, potencjalnej ciężkości, potencjalnej sprężystości, wewnętrznej, ciepła,

bezwzględnej skali temperatury

• zna i stosuje I zasadę termodynamiki

• zna i rozumie pojęcia: silnik cieplny, silnik Carnota, bezwzględna skala temperatur

• przedstawia schemat przepływu energii w silniku cieplnym,

• formułuje II zasadę termodynamiki (Kelvina, Clausiusa, Carnota) i wnioski z niej wynikające,

• zapisuje wzór na sprawność silników cieplnych, w tym sprawność silnika Carnota

• wie, że silnik Carnota ma największą sprawność

• oblicza sprawność silników cieplnych,

• stosuje wzór na sprawność silników

• wie, że pierwotnym źródłem energii na Ziemi jest Słońce i potrafi wskazać zasoby zgromadzonej energii na Ziemi

• opisuje ogólny schemat przemian energii i sprawność takiego procesu

• wymienia różnego rodzaju odpady przemian energetycznych i sposoby ich usuwania

Dział: Zjawiska w atmosferze ziemskiej

Uczeń:

• podaje definicję ciśnienia i jego jednostkę

• oblicza ciśnienie wywierane na ciało stałe

• formułuje prawo Pascala i podaje przykłady jego wykorzystania

• podaje wzór na ciśnienie hydrostatyczne

• oblicza ciśnienie wewnątrz cieczy (uwzględniając także ciśnienie atmosferyczne)

• formułuje podstawowe założenia gazu doskonałego

• przedstawia (jakościowo) związek między energią kinetyczną cząsteczek gazu a jego temperaturą

• zapisuje równanie Clapeyrona

• opisuje przemianę izobaryczną, izochoryczną i izotermiczną,

• stosuje równanie Clapeyrona i równanie stanu gazu doskonałego do wyznaczania parametrów gazu,

• zna i stosuje prawa przemian gazowych

• podaje skład atmosfery (gazy, areozole, zanieczyszczenia)

• przedstawia jakościowo zależność gęstości i temperatury atmosfery od wysokości

• przedstawia jakościowo zależność ciśnienia atmosferycznego od wysokości

• zna wartość normalnego ciśnienia atmosferycznego, pojęcia wyż i niż baryczny i ich związek z pogodą

• wie, że energia wewnętrzna gazu doskonałego jest proporcjonalna do temperatury (w skali Kelvina)

• zna pojęcie I i II prędkości kosmicznej i powody ucieczki atmosfery

• zna pojęcia: stan skupienia, faza, równowaga fazowa, przemiany fazowe, temperatura przemiany fazowej; podaje przykłady

• określa własności pary nasyconej

• zna i stosuje wzór na wilgotność względną

• zna i stosuje wzór na ciepło właściwe

• odróżnia parę wodną od mgły

• wyjaśnia dlaczego w procesie parowania trzeba dostarczać energii a pobierać podczas skraplania

• zna i stosuje określenie ciepło parowania

• zna warunek wrzenia cieczy

• zna i wyjaśnia zależność temperatury wrzenia cieczy od ciśnienia

• wyjaśnia wpływ wody na klimat

• zna jakościowo prawa emisji i absorpcji promieniowania elektromagnetycznego, a w szczególności widmo promieniowania Słońca i Ziemi.

• zna i rozumie pojęcie efekt cieplarniany

• rozumie wpływ tzw. gazów cieplarnianych na średnią temperaturę powietrza i możliwe konsekwencje dla klimatu i warunków życia ludzi

• omawia rozpraszanie światła w atmosferze w zależności od długości fali i wyjaśnia dlaczego niebo jest niebieskie a Słońce niekiedy żółte lub czerwone

Przykładowe zadania:

1. Narysuj w układzie współrzędnych ciśnienie (p) - objętość (V) izotermę dla pary wodnej. Zastanów się jak będzie zachowywać się ciśnienie podczas sprężania pary wodnej gdy osiągnie ona stan nasycenia?

2. Narysuj wykresy przemian gazowych w różnych układach współrzędnych np.: p-V, V-T, P-T i.t.p.

3. Poziom wody w wieży ciśnień znajduje się o 20 m wyżej od wylotu kranu mający zawór o powierzchni 1 cm². Oblicz ciśnienie wody w kranie i siłę parcia wody na zawór.

4. Jaką objętość będzie zajmował 1kg H₂ w warunkach normalnych? Jak zmieni się objętość tego gazu gdy temperatura wzrośnie o 20 ºC przy stałym ciśnieniu?

5. Jakie ciśnienie wskaże ciśnieniomierz na dnie Rowu Mariańskiego o głębokości 11 tysięcy metrów? ( Uwzględnij istnienie ciśnienia atmosferycznego )

6. Ile ciepła odda chłodnicy silnik o sprawności 20%, jeżeli pobierze 10 kJ ciepła ?

7. Silnik Carnota pobiera ciepło ze źródła o temperaturze 627ºC, a oddaje ciepło chłodnicy o temperaturze 27ºC. Ile wynosi jego sprawność ?

8. Silnik Carnota pobiera ciepło ze źródła o temp. 600K, a oddaje ciepło chłodnicy o temperaturze 400 K, wykonując przy tym pracę 4 MJ. Ile ciepła pobiera z grzejnicy ?

9. W pomieszczeniu, w którym panuje temperatura 288 K, w 1m³ powietrza znajduje się 6 g pary. Oblicz wilgotność powietrza.

10. W pomieszczeniu, gdzie panuje temperatura 293 K, wilgotność powietrza wynosi 75%. Czy okulary człowieka wchodzącego do tego pomieszczenia pokryją się rosą, jeżeli przebywał on na ulicy gdzie temperatura wynosiła 283 K ? p_{nas 283 K} = 1228 Pa, p_{nas 293 K} = 2339 Pa.

11. Na jakiej wysokości znajduje się balon, jeżeli zauważono, że woda wrze w temperaturze 60ºC ?

12. Ogrzewano nieznaną substancję o masie 0.5 kg. Określ na podstawie wykresu :

1. temperaturę topnienia i wrzenia

2. ciepła właściwe w poszczególnych fazach

3. ciepła przemian

2