Μήνας: Απρίλιος 2026
Μερικές ερωτήσεις στον 1ο Νόμο της Θερμοδυναμικής
Σύμφωνα με τον 1ο Νόμο της Θερμοδυναμικής, να χαρακτηρίστε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές ή λανθασμένες δίνοντας σύντομη δικαιολόγηση.
α) Όταν ένα ιδανικό αέριο απορροφά θερμότητα, η θερμοκρασία του πάντα αυξάνεται.
β) Η θερμότητα μπορεί να μεταφερθεί από ένα ψυχρό σώμα θερμοκρασίας Τc προς ένα θερμό σώμα θερμοκρασίας Th > Τc.
γ) Εάν δεν υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ ενός συστήματος και του περιβάλλοντός του, η εσωτερική ενέργεια του συστήματος δεν μπορεί να αλλάξει.
δ) Ένα δοχείο με θερμομονωτικά τοιχώματα, χωρίζεται σε δύο τμήματα Α και Β, με ένα διάφραγμα Δ, όπως φαίνεται στο σχήμα. Στο χώρο Α, υπάρχει ιδανικό αέριο, ενώ ο χώρος Β είναι κενός.
δ1) Η πίεση στο χώρο Α είναι pA ≠ 0, ενώ η πίεση στο χώρο Β είναι pB = 0.
Αποσύρουμε ακαριαία το διάφραγμα τραβώντας το προς τα πάνω. Το αέριο θα εκτονωθεί γεμίζοντας όλο το δοχείο.
δ2) Αν αμέσως μετά την απόσυρση του διαφράγματος, το αέριο αυξήσει τον όγκο του κατά στοιχειώδη τιμή dV, θα παράγει έργο dW = pA⸱dV
δ3) Αν αμέσως μετά την απόσυρση του διαφράγματος το αέριο αυξήσει τον όγκο του κατά στοιχειώδη τιμή dV θα παράγει έργο dW = pB⸱dV = 0
δ4) Τελικά το αέριο δεν παράγει έργο κατά τη διάρκεια της εκτόνωσής του.
δ5) Δεν θα υπάρξει μεταφορά θερμότητας, αλλά θα αυξηθεί η εσωτερική ενέργεια του αερίου, δηλαδή Q = 0, ΔU > 0.
δ6) Η θερμοκρασία του αερίου διατηρείται σταθερή.
ε) Δίνεται η γραφική παράσταση της κυκλικής μεταβολής ΑΒΓΑ ενός ιδανικού αερίου.
ε1) WΒΓ > |WΓΑ|
ε2) Στη μεταβολή ΓΑ μεταβάλλονται και οι τρεις ποσότητες p, V, T
ε3) ΔUΑΒ = ΔUΒΓ
ε4) ΤΓ = 16Τ0
ε5) Qολ = 4,5p0V0
Ένας μαθητής ζεσταίνεται κοντά στο τζάκι
Ένας μαθητής κοιτούσε ένα ερυθροπυρωμένο κούτσουρο στο τζάκι. Έψαξε στο διαδίκτυο σε ποια θερμοκρασία μπορεί να βρίσκεται το κούτσουρο και αποφάσισε να την θεωρήσει Τ = 1850Κ. Επειδή έδινε Πανελλαδικές εξετάσεις, ήξερε ότι το κούτσουρο συμπεριφέρεται σαν μέλαν σώμα και έθεσε στον εαυτό του κάποια ερωτήματα:
α) Πόση μέση θερμική ενέργεια έχει ένα μόριο του υλικού, αν χρησιμοποιήσει τον τύπο Εθ = kBT, που έμαθε από τη Θερμοδυναμική; Η σταθερά του Boltzmann είναι kB = 8,6∙10−5 eV/K.
β) Θα μπορούσε από το καρβουνιασμένο ξύλο να εκπέμπεται ακτινοβολία Χ ή ακόμα και γ αν ίσχυε η Κλασσική Φυσική;
γ) Η ενέργεια ενός κβάντου μήκους κύματος λ (σε nm), μπορεί να υπολογιστεί από τη σχέση Ε = 1200eV⸱nm / λ. Αν το μήκος κύματος των ακτίνων Χ είναι 10-5nm < λ < 1nm ποια είναι η περιοχή ενεργειών αυτών των κβάντων;
δ) Με βάση την κβαντική θεωρία του Planck, γιατί είναι πρακτικά αδύνατο το κούτσουρο σε θερμοκρασία T=1850K να εκπέμψει φωτόνιο ακτίνων Χ;