ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ – ΑΣΚΗΣΕΙΣ

1. Ποια είναι η βασική αιτία των διαφορών που παρουσιάζουν οι τρεις καταστάσεις της ύλης;

2. Γιατί τα στερεά και τα υγρά δε συμπιέζονται εύκολα (έχουν σχεδόν σταθερό όγκο), ενώ τα αέρια συμπιέζονται;

3. Ποια είναι η αιτία που κάνει τα υγρά να μην έχουν σταθερό σχήμα;

4. Θερμομετρική ιδιότητα ονομάζουμε: α) Την ιδιότητα των σωμάτων να δείχνουν τη θερμοκρασία. β) Την ιδιότητα των θερμομέτρων να δείχνουν τη θερμοκρασία. γ) Κάθε ιδιότητα ενός σώματος που αλλάζει με τη θερμοκρασία. δ) Τίποτα από τα προηγούμενα. Σημειώστε το σωστό.

5. Να αναφέρατε μερικές ιδιότητες των σωμάτων που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως θερμομετρικές ιδιότητες.

6. Όταν λέμε κλίμακα θερμοκρασιών εννοούμε: α) Το ρυθμό με τον οποίο αυξάνεται η θερμοκρασία ενός σώματος. β) Τις διάφορες θερμοκρασίες που εμφανίζονται στη φύση. γ) Την αντιστοίχηση δύο σταθερών θερμοκρασιών που εύκολα μπορούν να αναπαραχθούν με συγκεκριμένες τιμές μιας θερμομετρικής ιδιότητας ενός σώματος. Σημειώστε το σωστό.

7. Ποιες από τις ακόλουθες προτάσεις είναι σωστές και ποιες λάθος. α. 0 Κ είναι η ίδια θερμοκρασία με 0°C. β. 40 Κ αντιστοιχεί σε -233 oC. γ. Αύξηση 7°C είναι το ίδιο με αύξηση 7 Κ. δ. Το σημείο βρασμού του νερού σε κανονική πίεση είναι 100 Κ. ε. 273 Κ ισοδυναμεί με 100°C. στ. 100°C είναι μεγαλύτερη θερμοκρασία από 100 Κ.

8. Συμπληρώστε τα κενά: Ο μηδενικός νόμος της Θερμοδυναμικής λέει: «Όταν δύο ή …………………… σώματα βρίσκονται σε θερμική ……………………… με τρίτο ………………………… θα βρίσκονται και σε ………………………….. ισορροπία και ……………………….. τους.

9. Όταν λέμε ότι δυο σώματα βρίσκονται σε θερμική ισορροπία, εννοούμε α) Ότι έχουν θερμανθεί το ίδιο. β) Ότι έχουν φτάσει στη μέγιστη θερμοκρασία τους, η οποία διατηρείται σταθερή. γ) Ότι βρίσκονται σε θερμική επαφή, και η κοινή θερμοκρασία τους έχει σταθεροποιηθεί. δ) Τίποτα από τα προηγούμενα.

10. Εξηγήστε τι εννοούμε με τη δήλωση «ένα θερμόμετρο μετρά τη θερμοκρασία του».

11. Πολλές φορές οι γονείς ακουμπούν το μέτωπο των παιδιών τους για να διαπιστώσουν αν έχουν «πυρετό». Θα μπορούσε κανείς αγγίζοντας το μέτωπο του μόνος του να διαπιστώσει αν έχει πυρετό; Αιτιολογήστε την απάντησή σας.

12. Αναφέρατε μερικούς τρόπους με τους οποίους μπορείτε να προκαλέσετε αύξηση ή ελάττωση της εσωτερικής ενέργειας ενός σώματος.

13. Συμπληρώστε τα κενά: Θερμότητα ονομάζεται η ποσότητα………………………ενέργειας που μεταφέρεται αποκλειστικά λόγω…………………….θερμοκρασίας.

14. Ποιο έχει μεγαλύτερο ποσό θερμικής ενέργειας, ένα παγόβουνο ή ένα φλυτζάνι με καυτό καφέ; Αιτιολογήστε την απάντησή σας.

15. Γιατί ένα κομμάτι μέταλλο θερμαίνεται, όταν το κτυπάμε με ένα σφυρί;

16. Συμπληρώστε τα κενά: Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο της Θερμοδυναμικής, η θερμότητα που ένα σώμα …………………… με το περιβάλλον του μπορεί να ……………………. είτε ως μηχανικό ……………………… είτε ως ……………………… της ……………………. ενέργειας ή ότι είναι και τα δυο.

17. Εξηγήστε γιατί λέμε ότι η εσωτερική ενέργεια ενός απομονωμένου σώματος παραμένει σταθερή.

18. Ποια κοινή ιδιότητα έχουν η εσωτερική ενέργεια και η δυναμική που δεν την έχει η κινητική ενέργεια;

19. Μπορεί ένα σώμα να είναι απομονωμένο και να μεταβάλλεται η θερμοκρασία του; Αιτιολογήστε την απάντησή σας.

20. Συμπληρώστε τα κενά: Η θερμίδα (cal) είναι το ποσό της…………………….. που χρειάζεται για να …………………….. η θερμοκρασία……………………… γραμμαρίων καθαρού …………………….. κατά ένα …………………… (συγκεκριμένα από …………… 0°C σε …………..°C).

21. Ίσες ποσότητες άλατος διαλύονται σε ίσες ποσότητες νερού ίσης αρχικής θερμοκρασίας που περιέχονται σε όμοια θερμομονωτικά δοχεία. Στη μία περίπτωση το αλάτι βρίσκεται υπό μορφή ενός μεγάλου κρυστάλλου ενώ στην άλλη υπό μορφή σκόνης. Σε ποια περίπτωση θα πέσει χαμηλότερα η θερμοκρασία του διαλύματος και γιατί.

22. Συμπληρώστε τα κενά: Η ενθαλπία είναι μια ……………………. ενός συστήματος που έχει ……………… τιμή για ορισμένη ………………… του συστήματος, ανεξάρτητα από τον …………….. που το σύστημα ………………… σ' αυτήν και εκφράζει τη …………………….. ενός συστήματος για ………………….. έργου.

23. Συμπληρώστε τα κενά: Η μεταβολή της ενθαλπίας ενός συστήματος ισούται με το……………………. ή………………….. ποσό………………….. κατά τις διάφορες …………………….. , όταν η ……………………….. παραμένει …………. .

24. Η διαστολή των στερεών και των υγρών με την αύξηση της θερμοκρασίας είναι αποτέλεσμα: α) της αύξησης του πληθυσμού των μορίων β) της ελάττωσης των μοριακών δυνάμεων γ) της αύξησης του πλάτους ταλάντωσης των μορίων. δ) της διόγκωσης των μορίων ε) δεν είναι τίποτα από τα πιο πάνω. Σημειώστε το σωστό.

25. Η διαστολή των αερίων με την αύξηση της θερμοκρασίας οφείλεται: α) στην αύξηση του πληθυσμού των μορίων. β) στην ελάττωση των μοριακών δυνάμεων. γ) στην αύξηση του πλάτους ταλάντωσης των μορίων. δ) στις μεγαλύτερες ταχύτητες των μορίων όταν αυξάνεται η θερμοκρασία. ε) δεν είναι τίποτα από τα πιο πάνω. Σημειώστε το σωστό.

26. Συμπληρώστε τα κενά: Συντελεστή γραμμικής διαστολής ονομάζουμε τη ………………….. μεταβολή του ………………….. ανά μονάδα μεταβολής της ……………………. .

27. Ένα μεταλλικό καπάκι ενός γυάλινου βάζου έχει σφίξει πολύ και δεν ανοίγει. Ο καλύτερος τρόπος για να το ανοίξετε είναι: α) να το ψύξετε, β) να το θερμάνετε γ) πρώτα να το ψύξετε και μετά να το θερμάνετε, δ) το αντίθετο, ε) τίποτα από τα πιο πάνω. Σημειώστε το σωστό.

28. Το προηγούμενο μπορεί να εφαρμοστεί και στην περίπτωση «παξιμαδιού» μιας βίδας που έχει σφηνώσει; Αιτιολογήστε την απάντησή σας.

29. Πότε μας συμφέρει να βάζουμε βενζίνη στο αυτοκίνητό μας. Το μεσημέρι ή νωρίς το πρωί; Αιτιολογήστε την απάντησή σας.

30. Όταν μετριέται ένα οικόπεδο με μεταλλική κορδέλα κατά τη διάρκεια μιας ζεστής ημέρας, το εμβαδόν του οικοπέδου θα βρεθεί μεγαλύτερο ή μικρότερο από το πραγματικό; Αιτιολογήστε την απάντησή σας.

31. Γιατί στο οπλισμένο σκυρόδεμα (μπετόν αρμέ) χρησιμοποιείται μόνο σίδηρος ή ατσάλι και όχι άλλα κράματα όπως π.χ. ορείχαλκος;

32. Ο όγκος ενός λεπτότοιχου ορειχάλκινου δοχείου και ο όγκος μιας γεμάτης ορειχάλκινης σφαίρας στους 0°C είναι 1000 cm3. Πόση θα είναι η μεταβολή του όγκου τους, αν θερμανθούν στους 30°C. (Συντελεστής γραμμικής διαστολής ορείχαλκου = 1,9 · 10-6 (°C)-1).

33. Εξηγήστε, με βάση την κινητική θεωρία, γιατί η πίεση ενός αερίου που βρίσκεται σε σταθερό όγκο αλλάζει, όταν αυτό ψύχεται.

34. Συμπληρώστε τα κενά: Η θερμότητα ρέει πάντα ………………… από ένα σώμα …………………… θερμοκρασίας σε ένα σώμα ………………… θερμοκρασίας και ποτέ ……………………….

35. Το άθροισμα των κινητικών ενεργειών των μορίων μιας μεγάλης δεξαμενής με παγωμένο νερό είναι ασφαλώς μεγαλύτερο από το σύνολο των κινητικών ενεργειών των μορίων μιας κούπας με ζεστό καφέ. Αν κάποιος σας έλεγε ότι βάζοντας για λίγο την κούπα με τον ζεστό καφέ στη δεξαμενή με το παγωμένο νερό, η κούπα θα έπαιρνε μερικά Joule ενέργεια από τη δεξαμενή και θα γινόταν ο καφές ζεστότερος και το νερό της δεξαμενής πιο κρύο, σίγουρα θα τον λέγατε τρελό. Ποιο νόμο όμως παραβιάζει αυτή η υποθετική μεταφορά ενέργειας και γιατί;

36. Ο παράξενος ταξιδιώτης: Ένας θαλασσοπόρος ισχυρίζεται ότι μπορεί να κατασκευάσει ένα σκάφος, που θα κινείται χωρίς καύσιμα ως εξής: Θα αντλεί σχετικά ζεστό νερό από τη θάλασσα, θα του «αφαιρεί» θερμότητα που θα τη χρησιμοποιεί για να κινείται το πλοίο, και τελικά το κρύο νερό θα το ξαναδειάζει στη θάλασσα. i) Η ιδέα του παραβιάζει τον πρώτο νόμο της Θερμοδυναμικής: α) ναι β) όχι. ii) Μπορεί, πράγματι, η μέθοδος αυτή να αξιοποιηθεί για τη κίνηση των πλοίων. α) Ναι β) Όχι. iii) Αιτιολογήστε τις απαντήσεις σας.

37. Συμπληρώστε τα κενά: Η απόδοση μιας θερμικής ……………………. ορίζεται ως ο ……………….. του …………………… έργου W από τη μηχανή προς την …………………. στο αέριο …………………… Qx.

38. Το νερό κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας το καλοκαίρι στην περιοχή της Μεσογείου έχει μέση θερμοκρασία 25°C, ενώ σε βάθος 700 m κάτω από την επιφάνεια έχει θερμοκρασία 7,0°C. Θα μπορούσαμε να κατασκευάσουμε μια θερμική μηχανή; Σ' αυτή την περίπτωση πόση θα ήταν η απόδοσή της;

39. Πότε, σύμφωνα με τον Carnot, μια θερμική μηχανή θα έχει μέγιστη απόδοση; α) Όταν είναι πολύ ισχυρή. β) Όταν χρησιμοποιηθεί αποδοτικό καύσιμο. γ) Όταν λειτουργεί αντιστρεπτά. δ) Όταν δουλεύει συνεχώς. Ποια είναι η σωστή απάντηση;

40. Μια διαδικασία θα λέμε ότι είναι αντιστρεπτή όταν: α) Μπορεί να εξελιχθεί και προς τις δυο κατευθύνσεις. β) Μπορεί ξαφνικά να αλλάξει φορά χωρίς προφανή αιτία. γ) Μπορεί τόσο το σύστημα που την εκτελεί όσο και το περιβάλλον του να επιστρέψουν ακριβώς στην αρχική τους κατάσταση. δ) Μπορούμε να την αντιστρέψουμε κατά βούληση. Ποια είναι η σωστή απάντηση;

41. Συμπληρώστε τα κενά: Καμιά ………………… μηχανή που λειτουργεί μεταξύ δυο ………………. θερμότητας σταθερής …………………. δεν μπορεί να έχει …………………… απόδοση από μια ………………….. θερμική μηχανή που λειτουργεί μεταξύ των …………………….. θερμοκρασιών.

42. Σημειώστε το σωστό: Η απόδοση μιας θερμικής μηχανής ελαττώνεται όταν: α) Η θερμοκρασία Tυ αυξάνεται και η Τx αυξάνεται. β) Η θερμοκρασία Tυ ελαττώνεται και η Τx αυξάνεται. γ) Η θερμοκρασία Tυ αυξάνεται και η Τx ελαττώνεται. δ) Η θερμοκρασία Tυ ελαττώνεται και η Τx ελαττώνεται.

43. Πόση είναι η ιδανική απόδοση μιας μηχανής αυτοκινήτου στου οποίου τους κυλίνδρους αναπτύσσεται θερμοκρασία 2700 °Κ, ενώ η εξωτερική θερμοκρασία είναι 300° Κ.

44. Πότε τα αυτοκίνητα έχουν μεγαλύτερη απόδοση; Το χειμώνα ή το καλοκαίρι; Αιτιολογήστε την απάντησή σας.

45. Κάτω από ποιες προϋποθέσεις μια θερμική μηχανή θα είχε απόδοση 100%. Είναι κάτι τέτοιο εφικτό; Αιτιολογήστε την απάντησή σας.

46. Αν αφήσουμε την πόρτα του ψυγείου ανοικτή στο δωμάτιο όπου αυτό βρίσκεται, η θερμοκρασία θα ανέβει ή θα κατέβει; Αιτιολογήστε την απάντησή σας.

47. Προκειμένου να θερμάνουμε ένα χώρο, τι είναι πιο αποδοτικό; Να χρησιμοποιήσουμε μια ηλεκτρική θερμάστρα ισχύος Ρ η μια, αντλία θερμότητας ίδιας ισχύος;

48. Ένα ψυγείο καταναλώνει ισχύ Ρ Watt και μετατρέπει α λίτρα νερό σε πάγο θερμοκρασίας 0°C σε χρόνο t λεπτά. Πόση θερμότητα αποβάλλεται από τον ψήκτη στο δωμάτιο σ' αυτό το χρονικό διάστημα, αν η θερμοχωρητικότητα του ψυγείου θεωρηθεί αμελητέα;

49. Το πρόβλημα του αιρκοντίσιον: Τι μας συμφέρει να κάνουμε το καλοκαίρι όταν φεύγουμε από το σπίτι; α) Να αφήνουμε αναμμένο το αιρκοντίσιον, ώστε να διατηρεί σταθερή τη θερμοκρασία στους 18°C, όταν η θερμοκρασία έξω είναι 35°C; β) Να ανεβάζουμε το θερμοστάτη στους 25 °C και να το αφήνουμε να λειτουργεί εκεί; γ) Να το κλείνουμε τελείως και να το ξανανοίγουμε, όταν επιστρέψουμε; δ) Μήπως ό,τι και να κάνουμε η κατανάλωση είναι η ίδια;

50. Αν το ίδιο ποσό θερμότητας, που απαιτείται για να ανεβάσει τη θερμοκρασία 1 kg νερού κατά 10°C, αυξάνει τη θερμοκρασία 1 kg ενός άλλου υλικού περισσότερο από 10°C, τότε η ………………… ………………… αυτού του υλικού είναι ……………………….. από του νερού. Συμπληρώστε τα κενά.

51. Όταν ένα σώμα απορροφά θερμότητα χωρίς να αυξάνεται η …………………… του, η ενέργεια που παίρνει μετατρέπεται σε …………………… των μορίων του. Συμπληρώστε τα κενά.

52. Ένας ηλεκτρικός βραστήρας ισχύος 36 W χρησιμοποιείται για να ζεστάνει 2,4 kg νερό από τους 17°C στους 20°C. Πόσο χρόνο θα χρειασθεί;

53. Η θερμότητα που απαιτείται για να μετατραπεί 1 kg νερού σε ατμό είναι σχεδόν επταπλάσια από αυτήν που απαιτείται για να μετατραπεί 1 kg πάγου σε νερό. Εν τούτοις και στις δυο περιπτώσεις δεν παρατηρείται αύξηση της θερμοκρασίας. Αιτιολογήστε το με τη βοήθεια της κινητικής θεωρίας.

54. Ένας ηλεκτρικός βραστήρας ισχύος 40 W τοποθετείται μέσα σε δοχείο που περιέχει 0,2 kg νερό και 0,04 kg πάγο. Αν χρειάζονται 15 λεπτά για να αυξηθεί η θερμοκρασία του μείγματος από τους 0°C στους 20°C, πόση είναι η λανθάνουσα θερμότητα τήξης του πάγου.

55. Όταν στην κατάψυξη ενός ψυγείου βάζουμε στις παγοθήκες νερό 0°C, αυτό γίνεται παγάκια σε 2 h. Σε πόσο χρόνο θα γινόταν παγάκια, αν το νερό ήταν αρχικά 20°C;

56. Ένα ηλεκτρικό καμινέτο χρειάζεται 15 λεπτά για να θερμάνει μια ποσότητα νερού από τους 0°C στο σημείο βρασμού. Το ίδιο καμινέτο χρειάζεται ακόμη μία ώρα και είκοσι λεπτά για να μετατρέψει όλη την ποσότητα του νερού σε ατμό υπό τις ίδιες συνθήκες. Προσδιορίστε τη λανθάνουσα θερμότητα εξαέρωσης του νερού.

57. Ένα κομμάτι μεταλλικού κράματος μάζας 325 g εισάγεται σε ένα θερμιδόμετρο, που περιέχει πάγο με νερό. Βρείτε την ποσότητα του πάγου που θα λιώσει ώσπου να επέλθει θερμική ισορροπία, αν ο όγκος του μετάλλου, όταν το βάλουμε στο θερμιδόμετρο, είναι 48 cm3, η πυκνότητά του στους 0°C είναι 6,8 g / cm3, η ειδική θερμότητά του είναι 0,12 cal / g. grad και ο συντελεστής κυβικής διαστολής είναι l = 33 · 10-6/ °C.