Fizica de bac

Lecții / Termodinamică / Lecția 1

Termodinamică, lecția 1

Clasificarea sistemelor termodinamice. Masa moleculară. Masa molară. Molul

Formule pe scurt

  • Sistem deschis: schimbă cu mediul exterior atât energie, cât și substanță.
  • Sistem închis: schimbă energie cu mediul exterior, dar nu schimbă substanță.
  • Sistem izolat: nu schimbă cu mediul nici substanță, nici energie (nici căldură, nici lucru mecanic).
  • Sistem adiabatic: nu schimbă energie sub formă de căldură cu mediul înconjurător.
  • Căldura și lucrul mecanic sunt forme ale schimbului de energie dintre sistem și mediul înconjurător.
  • Masa moleculară M = suma maselor atomice relative ale atomilor din moleculă: M(H2O) = 2·Ar(H) + 1·Ar(O) = 2·1 + 16 = 18.
  • Masa molară μ = masa unui mol de substanță, numeric egală cu masa moleculară, în g/mol: μ(H2O) = 18 g/mol.
  • Molul conține N_A = 6,022·10²³ particule (numărul lui Avogadro); numărul de moli: ν = m/μ = N/N_A.
Fișele lecției (4)
Fișa 1 din lecția Termodinamică 1 Fișa 2 din lecția Termodinamică 1 Fișa 3 din lecția Termodinamică 1 Fișa 4 din lecția Termodinamică 1

Flashcarduri

Citește întrebarea, răspunde în minte, apoi întoarce cardul. Dacă îl știai, apasă „Știu”. Cardurile la care apeși „Mai repet” revin la final. Pe telefon poți glisa cardul întors: la dreapta pentru „Știu”, la stânga pentru „Mai repet”.

Toate cardurile, ca listă
  1. Sistemul termodinamic deschis Schimbă cu mediul exterior atât energie, cât și substanță (ex.: o eprubetă deschisă).
  2. Sistemul termodinamic închis Schimbă energie cu mediul exterior, dar nu schimbă substanță (ex.: o eprubetă astupată).
  3. Sistemul termodinamic izolat Nu interacționează cu mediul exterior: nu schimbă substanță și nu schimbă energie, nici sub formă de căldură, nici sub formă de lucru mecanic.
  4. Sistemul termodinamic adiabatic Nu poate schimba cu mediul înconjurător energie sub formă de căldură.
  5. Care sunt formele schimbului de energie dintre un sistem termodinamic și mediul înconjurător? Căldura și lucrul mecanic.
  6. Masa moleculară (M) Masa unei molecule, calculată prin adunarea maselor atomice relative ale tuturor atomilor din moleculă. Ex.: M(H2O) = 2·1 + 16 = 18.
  7. Masa molară (μ) Masa unui mol de substanță; este numeric egală cu masa moleculară și se măsoară în g/mol. Ex.: μ(H2O) = 18 g/mol = 0,018 kg/mol.
  8. Molul Unitatea de măsură în SI a cantității de substanță: conține un număr de particule egal cu numărul lui Avogadro, N_A = 6,022·10²³.
  9. Formula numărului de moli (ν) ν = m/μ, cu m în g și μ în g/mol; echivalent ν = N/N_A.
  10. Numărul de molecule dintr-o masă m de substanță N = ν·N_A = (m/μ)·N_A

Probleme

Probleme grilă în stilul subiectului I de la bac. Alege varianta pe care o crezi corectă; după răspuns poți vedea rezolvarea pas cu pas. Pe calculator poți răspunde și cu tastele 1–4.

Problema 1 din 6

O cană cu ceai fierbinte, neacoperită, din care se evaporă apa și care se răcește, este un sistem termodinamic:

Vezi rezolvarea
  1. Ceaiul cedează căldură mediului, deci schimbă energie cu exteriorul.
  2. Prin evaporare, apa iese din cană, deci sistemul schimbă și substanță cu exteriorul.
  3. Un sistem care schimbă și energie, și substanță cu mediul exterior este un sistem deschis.
  4. Răspuns corect: C.

Problema 2 din 6

Un sistem termodinamic care nu poate schimba căldură cu mediul înconjurător, dar poate schimba lucru mecanic, este un sistem:

Vezi rezolvarea
  1. Sistemul izolat nu schimbă cu mediul nici căldură, nici lucru mecanic, deci nu corespunde.
  2. Sistemul adiabatic este definit prin faptul că nu schimbă energie sub formă de căldură; lucrul mecanic poate fi schimbat.
  3. Răspuns corect: B.

Problema 3 din 6

Cunoscând masele atomice relative Ar(C) = 12 și Ar(O) = 16, masa molară a dioxidului de carbon (CO2) este:

Vezi rezolvarea
  1. Molecula de CO2 conține 1 atom de carbon și 2 atomi de oxigen.
  2. μ(CO2) = 1·Ar(C) + 2·Ar(O) = 12 + 2·16 = 44 g/mol.
  3. Răspuns corect: D.

Problema 4 din 6

Numărul de moli conținuți în m = 36 g de apă (μ = 18 g/mol) este:

Vezi rezolvarea
  1. Folosim relația ν = m/μ.
  2. ν = 36 g / 18 g/mol = 2 mol.
  3. Răspuns corect: A.

Problema 5 din 6

Numărul de molecule conținute în m = 64 g de oxigen O2 (Ar(O) = 16, N_A = 6,022·10²³ mol⁻¹) este:

Vezi rezolvarea
  1. Masa molară a oxigenului molecular: μ(O2) = 2·16 = 32 g/mol.
  2. Numărul de moli: ν = m/μ = 64/32 = 2 mol.
  3. Numărul de molecule: N = ν·N_A = 2·6,022·10²³ = 12,044·10²³ = 1,2044·10²⁴.
  4. Răspuns corect: B.

Problema 6 din 6

O cantitate de azot N2 (Ar(N) = 14) conține N = 3,011·10²³ molecule. Considerând N_A = 6,022·10²³ mol⁻¹, masa azotului este:

Vezi rezolvarea
  1. Numărul de moli: ν = N/N_A = 3,011·10²³ / 6,022·10²³ = 0,5 mol.
  2. Masa molară a azotului molecular: μ(N2) = 2·14 = 28 g/mol.
  3. Masa: m = ν·μ = 0,5·28 = 14 g.
  4. Răspuns corect: C.