سوال فیزیک ترم 2

بازش کنید!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

بخش ششم – گرما و قانون گازها

در اين فصل به بررسي گرما و آثار آن مي پردازيم. همچنين به بررسي گرماي ويژه، تغيير حالت مواد و گرماي نهان ذو ب و تبخير پرداخته و با راههاي انتقال گرما و قانون عمومي گازها آشنا مي شويم.

دما

دما معياري است که ميزان سردي و گرمي جسمها را مشخص مي کند. يکاي دما درجه سيلسيوس است که با  ْ C  نشان داده مي شود. دما برحسب درجه سيلسيوس را معمولاً با θ نمايش مي دهند. اما يکاي دما در SI  درجه کلوين است که با K  نشان داده مي شود. دما بر حسب کلوين را معمولاً با T  نشان مي دهند. بين K   وْ C  رابطه زير برقرار است:

T (K) = θ(C ْ) + 273

تعبير مولکولي دما

انرژي دروني هر جسم، مجموع انرژيهاي مولکولهاي تشکيل دهنده آن است. افزايش انرژي دروني هر جسم غالباً به صورت افزايش دماي آن جسم ظاهر مي شود پس «دماي هر جسم متناسب است با انرژي جنبشي متوسط مولکولهاي سازنده آن.»

گرما و تعادل گرمايي

مي دانيد که گرما مقداري انرژي است که به دليل اختلاف دما بين يک جسم و جسم ديگري که با آن در تماس است مبادله مي شود. با توجه به قانون پايستگي انرژي، مقداري انرژي که جسم با دماي بالاتر از دست مي دهد برابر است با مقدار انرژي که جسم با دماي پايينتر دريافت مي کند. اين مبادله تا زماني که دماي دو جسم يکي شود ادامه مي يابد: زماني که دو جسم هم دما شدند ديگر انرژي اي مبادله نمي شود، در اين حالت دو جسم با هم در تعادل گرمايي و دماي مشترک را «دماي تعادل» مي نامند.

گرماي ويژه

گرماي ويژه هر جسم مقدار گرمايي است که بايد يک کيلوگرم از آن جسم داده شود تا دماي آن يک درجه سيلسيوس (يا يک کلوين) افزايش يابد. گرماي ويژه با c نمايش داده مي شود و يکاي آن ْ J/gc مي باشد.

 به اين ترتيب گرماي (Q) لازم براي ايجاد تغيير θ Δ براي جسم  به جرم m و ظرفيت گرمايي ويژه C از رابطه زير به دست مي آيد:

Q =mc  Δ θ = mc(θ₂ –θ₁)

اگرθ2 ≥ θ1  Þ  Δθ ≥0 Þ  Q ≥0 Þ  دماي جسم بالا رفته است

اگرθ2 ≤ θ1  Þ  Δθ ≤0 Þ  Q ≤0 Þ  دماي جسم کاهش يافته است

براي محاسبه دماي تعادل دو يا چند جسم با گرماي ويژه C1 C2 C3 و ... و جرمهاي m1 m2 m3  و ... با دماهاي اوليه 1θ   2θ  3θ و ... که در تماس کامل با هم قرار گرفته اند مي توانيم مي توانيم حاصل جمع گرماهايي را که با هم مبادله کرده اند مساوي صفر قرار دهيم.

Q1+Q2+Q3 +… = 0

M₁c₁( θ- θ₁)+ m₂c₂ (θ-θ₂) + m₃c₃(θ  - θ₃)+… = 0

گرما سنجي

گرماسنج از يک فلاسک يا ظرفي که به خوبي عايق بندي شده و يک همزن و يک دماسنج تشکيل شده است. درون گرماسنج آب مي ريزند و وقتي دماي فلاسک و همزن و آب يکي شد دما را مي خوانند آنگاه جسم مورد نظر را درون فلاسک مي اندازند تا به تعادل گرمايي برسد و دماي تعادل را مي خوانند. گرماسنج، خود داراي ظرفيت گرمايي است که مربوط فلاسک و همزن و دماسنج است MC_F+M’C_M+M’’C_T = A  ظرفيت گرمايي گرماسنج با داشتن ظرفيت گرمايي ويژه گرماسنج، مي توان گرماي ويژه يک جسم را به کمک گرما سنج تعيين کرد.

A(θ – θ₁)+ m₁c _آب (θ – θ₁) + m₂ c _جسم (θ - θ₂) = 0

حالتهاي ماده

گفتيم که ماده به سه حالت جامد، مايع و گاز يافت مي شود. گذار ماده از يک حالت (فاز) به حالت (فاز) ديگر را تغيير حالت (تغيير فاز) گويند تغيير حالتها معمولاً با گرفتن يا از دست دادن گرما همراهند. به نمودار زير توجه کنيد، تغيير حالتهاي ماده در آن نشان داده شده است.

ذوب و تبخيز و تصعيد گرماگير هستند. انجماد و ميعان و چالش گرماده هستند.

- گرماي نهان ذوب: اگر به جسم جامدي که به دماي ذوب رسيده گرما بدهيم، شروع به ذوب شدن مي کند. اين گرما سبب تغيير دماي جسم نمي شود بلکه صدف تغيير حالت جسم مي شود. از اين رو به اين گرما، گرماي نهان ذوب گويند.

- گرماي نهان ويژه ذوب (Lf): مقدار گرمايي است که بايد به يک کيلوگرم جسم جامد در نقطه ذوب داده شود تا به مايع در همان دما تبديل شود.

گرماي نهان ذوب Q = ml_f

- گرماي نهان ويژه انجماد: فرآيند انجماد عکس فرآيند ذوب است. هر جسم به هنگام انجماد همانقدر گرما از دست مي دهد که به هنگام ذوب مي گيرد.

گرماي نهان انجماد  Q =-  ml_f

- گرماي نهان ويژه تبخير(Lv): برابر مقدار گرمايي است که بايد به يک کيلوگرم مايع در دماي نقطه جوش داده شود تا به بخار در همان دما تبديل شود.

گرماي نهان تبخير Q = ml_v

- گرماي نهان ويژه ميعان: فرآيند ميعان عکس فرآيند تبخير است. گرماي نهان ميعان،منفي گرماي نهان تبخير است.

گرماي نهان ميعان Q =  - ml_v

در SI يکاي گرماي نهان J/kg  مي باشد.

تبخير سطحي

به گريز مولکولهاي مايع از سطح مايع، تبخير سطحي مي گويند. در اثر تبخير سطحي انرژي دروني مايع کاهش مي يابد و در نتيجه دمايش هم کاهش مي يابد. آهنگ تبخير سطحي به عواملي چون دما و مساحت سطح مايع بستگي دارد.

اثر تغيير دما بر طول و حجم جسمها

اکثر اجسام در اثر افزايش دما، منبسط مي شوند. اين انبساط به صورتهاي زير است:

1 – انبساط جامدها:

الف) طولي

ب) سطحي

ج) حجمي

2 – انبساط مايعها

3 – انبساط گازها (قانون گازها)

 1 – انبساط جامدها

الف) انبساط طولي جامدها: افزايش دما باعث افزايش طول جامدها مي شود. انبساط طولي اجسام مختلف با هم متفاوت است و براي نشان دادن اين تفاوت از کميت ضريب انبساط طولي استفاده مي شود.

ضريب انبساط طولي (آلفا) عبارتست از افزايش طول واحد طول از يک جسم جامد وقتي که دماي آن يک درجه کلوين (يا سانتي گراد) بالا رود.

الفا α =  ^ΔL/_L1ΔT

يکاي ضريب انبساط طولي 1/K  يا 1/C° مي باشد.

اگر جسمي به طول L به اندازه TΔ گرم شود، مقدار افزايش طول آن از رابطه زير به دست مي آيد:

ΔL = α L₁ Δ T

ب) انبساط سطحي جامدها: افزايش دما باعث افزايش سطح جامدها نيز مي شود.

ضريب انبساط سطحي (2α) عبارت است از افزايش مساحت واحد سطح يک جسم جامد وقتي که دماي آن يک درجه کلوين (يا سانتي گراد) بالا رود و مقدار آن حدود 2 برابر ضريب انبساط طولي مي باشد.)

2 آلفا= ΔA/A₁ ΔT 

يکاي ضريب انبساط سطحي نيز 1/K  يا  1/C°مي باشد.

اگر جسمي به مساحت A₁ به اندازه ΔT گرم شود، مقدار افزايش سطح آن از رابطه زير به دست مي آيد:

Δ A = 2 α A1 Δ T

ج) انبساط حجمي جامدها: براي انبساط حجمي هم ضريب انبساط حجمي را تعريف مي کنيم.

ضريب انبساط حجمي (3 α آلفا) عبارت است از افزايش حجيم واحد حجيم ماده به ازاي افزايش دماي يک کلوين.

ضريب انبساط حجمي را معمولاً با بتا نمايش مي دهند و مقدار آن حدوداً سه برابر ضريب انبساط طولي است (β بتا= 3α )

β = ^ΔV/_V1ΔT

ΔV = βV ΔT

2 – انبساط مايعها: مايعها هم با افزايش دما انبساط مي يابند. براي مايعها هم ضريب انبساط حجمي تعريف مي شود. انبساط مايعها اساس کار دماسنجهاي جيوه اي و الکلي را تشکيل مي دهد.

تغييرات چگالي با دما

با توجه به اينکه افزايش دما، حجم جسم را افزايش مي دهد مي توان گفت افزايش دما چگالي را کاهش مي دهد. زيرا چگالي با حجم رابطه وارون دارند.

 ℓ = ^m/_v

انبساط غير عادي آب

حجم بيشتر مايعها با کاهش دما، کاهش مي يابد ولي آب رفتاري متفاوت دارد. به اين صورت که از ْC4  تا ْC0آب افزايش حجم پيدا مي کند.

انتقال گرما

ديديم که اختلاف دما باعث شارش گرما از جسم با دماي بالاتر به جسم با دماي پايين تر مي شود. اين شارش گرما به سه صورت انجام مي شود:

1 – رسانش

2 – همرفتي

3 – تابش

رسانش

از قبل با مواد رسانا و نارساناي گرما آشنا هستيد. رساناهاي خوب گرما را بهتر و سريعتر انتقال مي دهند. براي محاسبه آهنگ شارش گرما در يک ماده ميله اي به طول  Lو سطح مقطع A  انتخاب مي کنيم و در دو سر آن اختلاف دما ايجاد مي کنيم. دماي يک سر ميله را 2θ (دماي بالاتر) و دماي سرديگر 1θ (دماي پايين تر) فرض کنيد.

آهنگ شارش گرما به عوامل زير بستگي دارد:

1 – اختلاف دما: Δθ = θ₁-θ₂ هر چه اختلاف دما بيشتر باشد گرما با آهنگ بيشتري شارش مي کند.

2 – طول ميله: هر چه طول ميله بيشتر باشد، گرما کندتر شارش مي شود.

3 – سطح مقطع ميله: هر چه سطح مقطع ميله بيشتر باشد، آهنگ شارش گرما بيشتر مي شود.

در نتيجه Q  يعني گرمايي که در t  ثانيه در يک ميله شارش مي کند برابر است با:

Q = K AtΔθ/L

ثابت تناسب K  رسانندگي گرمايي نام دارد.

يکاي رسانندگي گرمايي J/smk يا  w/mk  مي باشد.

همرفتي

اين شويه انتقال گرما بيشتر مربوط به مايعها و گازها است. اگر به يک نقطه درون مايعي گرما بدهيم، آن نقطه گرم مي شود و چگالي در آن نقطه کاهش مي يابد. کم شدن چگالي در آن نقطه باعث مي شود که مايع گرم شده بالا برود و جاي آن را مايع سردتر بگيرد. به اين ترتيب اگر گرما دادن ادامه پيدا کند، مايع مرتباً جابه جا مي شود و گرما را به قسمتهاي ديگر مايع انتقال مي دهد. به اين شيوه انتقال گرما همرفي مي گويند. جريان همرفتي در گازها (مثل هوا) هم وجود دارد.

تابش

همه اجسام در حال تابش از سطح خود هستند. در نتيجه همه اجسام تابش جسمهاي ديگر را که در اطراف آنها قرار دارند دريافت مي کنند. از اين تابش بخشي را جذب مي کنند (که باعث بالا رفتن دماي آنها مي شود) و بخشي را باز مي تابانند، سرعت انتقال گرما از طريق تابش بسيار زياد است.

قانون گازها

براي مقدار معيني از يک گاز کامل کميت  PV/T  يعني حاصل ضرب فشار گاز در حجم گاز تقسيم بر دماي گاز بر حسب کلوين همواره ثابت است.

يعني اگر در يک فرآيند، حجم و فشار و دماي مقدار معيني از يک گاز کامل را از وv1 وp2 و T3به وv2 وp2 وt2 برسانيم داريم:

 P₁V₁/T₁ =P₂V₂/T₂

دقت کنيد دما در اين رابطه بر حسب کلوين باشند و يکاهاي p و v در دو طرف يکسان باشند.

2. 200 گرم آب 20 درجه سانتیگراد را با 100 گرم آب با دمای  (تتا) درجه ی سلسیوس مخلوط می کنیم. اگر دمای تعادل 40 درجه ی سانتیگراد و تبادل گرمایی ظرف ناچیز باشد.(تتا) برابر کدام است؟(کنکور آزاد پزشکی -78)

1)60                         2)80                          3)70                          4)90

3. چند ژول گرما لازم است تا دمای یک قطعه آهن به حجم 100 سانتی متر مکعب را 50 درجه سانتیگراد افزایش دهد؟(چگالی آهن 8/7 گرم بر سانتیمتر مکعب و گرمای ویژه آن 460 ژول است.)            (کنکور آزاد ریاضی – 78)

1)1794                     2)4/179                       3)94/17                  4)17940

4. گرمای لازم برای تبدیل 5/0 کیلو گرم یخ صفر درجه سلسیوس به آب 80 درجه سلسیوس چند کیلو ژول است؟(گرمای نهان ویژه ی ذوب یخ 336 کیلو ژول بر کیلو گرم و گرمای ویژه آب 4200 ژول بر کیلوگرم درجه ی سلسیوی است.)آزاد تجربی-76

1)336                      2)504                         3)272                      4)136

5. mگرم از فلزی با دمای 100 درجه سلسیوس را داخل ۲m گرم آب با دمای 5 درجه سلسیوس می اندازیم ، دمای تعادل 20 درجه سلسیوس می شود.گرمای ویژه فلز چند برابر گرمای ویژه آب است؟(پیش دانشگاهی -77)

1)2/0                        2)25/0                      3)375/0                       4)5/0

خوب سلام امیدوارم سال خوبی رو داشته باشید و هر روزتان نوروز نوروزتان هم پیروز

موفق باشد

دوستان عزیز به علت طوفانی که وبلاگ ما به پا کرده حتما با تجهیزات کامل وارد شوید                                                                    

 moti eblis    

حالتهاي مختلف ماده

مي دانيد که مولکولها، کوچکترين جزء سازنده ماده هستند. هر مولکول خود از دو يا چند اتم ساخته شده است و اندازه اتمها در حدود يک انگستروم ( 10-10= A1 ( مي باشد.

ماده در سه حالت گاز مايع و جامد يافت مي شود:

الف – گاز:

گازها فاصله مولکولها حدود چند ده برابر فاصله مولکولها در مايع و جامد است و مولکولها آزادانه به اطراف حرکت مي کنند.

ب – مايع:

فاصله مولکولها در مايعها کم (حدود ^10-10 m) مي باشد. مولکولهاي مايع به راحتي روي هم مي لغزند.

پ – جامد:

در جامد فاصله مولکولهاي مانند مايع است. (^10-10 m) و ملکول فقط مي تواند حرکتهاي نوساني بسيار کوچکي انجام دهند. در جامدهاي بلورين مولکولها در طرحهاي منظمي در کنار هم قرار مي گيرند حال آنکه در جامدهاي بي شکل ملکولها تقريباً وضعيت نامنظمي دارند.

چگالي

جرم واحد  حجم از هر جسمي چگالي آن ناميده مي شود. چگالی با ρ نمايش داده مي شود و از رابطه زير به دست مي آيد: 

ρ=

M جرم بر حسب kg  وv  حجم بر حسب m³  مي باشد.

يکايي چگالي در  SIکيلوگرم بر متر مکعب (kg/m³)مي باشد.

نيروهاي چسبندگي

بين مولکول مايع يک نيروي ربايشي وجود دارد که نيروي چسبندگي ناميده مي شود. براي مثال اگر به يک قطره آب که از شير مي چکد، توجه کنيد مي بينيد که قطره پس از جدا شدن از شير در تمام طول مسير به صورت يک قطره باقي مي ماند (از هم متلاشي نمي شود) يعني نيروي چسبندگي مولکولها را کنار هم نگه مي دارد تا قطره متلاشي نشود.

نيروي چسبندگي سطحي

نيروهايي هستند که ملکولهاي يک مايع را به سوي مولکولهاي يک ماده ديگر مي کشند. براي مثال اگر يک قطره آب را روي شيشه بريزيم، آب به صورت قطره بر روي شيشه قرار نمي گيرد بلکه پخش مي شود و سطح شيشه را تر مي کند زيرا نيروي چسبندگي سطحي بين آب و شيشه از نيروي چسبندگي بين مولکولهاي آب با يکديگر است. حال اگر سطح شيشه را چرب کنيم و قطره آبي روي آن بيندازيم، قطره آب پخش نمي شود و به صورت کروي در مي آيد.

نيروي کشش سطحي

کشش سطحي پديده اي است که مي توان به کمک آن به وجود نيروهاي چسبندگي پي برد. يک سوزن مي تواند روي سطح آب شناور باشد و يا يک تيغ مي تواند از سطح پهنش روي آب شناور باشد. شايد شما ديده باشيد که پشه مي تواند روي آب بنشيند. علت وجود نيروي کشش سطحي است. در تمام اين موارد مولکولهاي آب با نيروهاي چسبندگي يکديگر را مي ربايند و باعث مي شوند که سطح آب مانند يک توري عمل کند که مي تواند سوزن را نگاه دارد.

مويينگي

مويينگي از اثرهاي نيروي چسبندگي سطحي است. صعود مايع (مانند آب يا جيوه) از داخل لوله مويينه را مويينگي گويند. علت اين پديده نيروهاي چسبندگي بين مولکولها مي باشد. در مورد آب نيروي چسبندگي سطحي بين آب و شيشه بيشتر از نيروي چسبندگي بين مولکولهاي آب است در نتيجه آب در لوله بالا مي رود و از سطح آب بيرون لوله هم بالاتر مي رود و سطح آب درون لوله مويينه کاو است.

در مورد جيوه برعکس است يعني نيروي چسبندگي بين دو مولکولهاي جيوه بيشتر از نيروي چسبندگي سطحي بين جيوه و شيشه است. سطح جيوه در درون لوله مويين، از سطح جيوه درون ظرف پايين تر است و سطح آن کور است.

فشار

فشار بزرگي نيروي عمودي است که بر سطح وارد مي شود و مقدار آن از فرمول زير محاسبه مي شود: 

  P = ^F/_A

F بزرگي نيروي عمودي وارد بر سطح بر حسب نيوتون

A سطحي که نيرو بر آن وارد شده بر حسب متر مربع

P فشار بر حسب نيوتو بر متر مربع يا پاسکال

واحد فشار درSI  نيوتون بر متر مربع است که پاسکال هم ناميده مي شود. يک پاسکال معادل فشاري است که يک نيروي يک نيوتوني بر سطح يک متر مربع وارد مي کند. هر قدر نيروي عمودي وارد بر سطح افزايش يابد و يا سطح تماس کاهش يابد بر مقدار فشار افزوده مي شود. (و بر عکس)

محاسبه فشار در مايعها

فرض کنيد در ظرف مقابل مايعي با چگالي   ρ داريم. مي خواهيم فشار در عمق h را محاسبه کنيم. فشار عبارت است از نيروي عمودي بر سطح، که نيروي عمودي در اينجا نيروي وزن مايع است و سطح ظرف را A در نظر مي گيريم.

ρ = m/v Þ  m= ρ v  Þ  m= ρhA

P= F/A Þ  P = ρhAg/A Þ  p = ρgh

از اين رابطه مي فهميم که فشار با عمق مايع (h) نسبت مستقيم دارد پس هر قدر عمق مايع بيشتر باشد فشار افزايش مي يابد و برعکس.

فشار هوا 

هوا گازي است که اطراف کره زمين را اشغال کرده فشار ناشي از گاز در مواقعي که ارتفاع آن کم است، ناچيز است. در مورد جو زمين چون ارتفاع هوا زياد است فشار ناشي از آن قابل ملاحظه است.

اگر يک لوله آزمايش را پر از جيوه کنيد و انگشت خود را روي آن گذاشته طوري که جيوه از آن بيرون نريزد و لوله را در يک ظرف جيوه به طور واژگون فرو ببريم و آنگاه انگشت خود را برداريد ملاحظه مي کنيد که جيوه درون لوله آزمايش باقي مي ماند اما بالاي آن خالي است.

علت ماندن جيوه درون لوله آزمايش فشار هوا روي جيوه درون ظرف است. در سطح درياي ازاد ارتفاع ستون جيوه 76 ميليمتر است. اين فشار معادل يک اتمسفر است.

P = ρgh= 13600 × 9/81×0/76=1/01× 105 pa = 1 atm

اما اغلب فشار را بر حسب ارتفاع ستون جيوه بيان مي کنند.

تا ارتفاع 2000 متر از سطح زمين فشار هوا به تقريباً ازاي هر m 10 يک ميلي متر جيوه کاهش مي يابد.

محاسبه فشار مايعها با در نظر گرفتن فشار هوا

قبلاً فشار مايعها را به دست آوريم (P = ρgh) اکنون به ذکر اين مطلب مي پردازيم که هنگامي که يک نيروي خارجي اضافي مثل F و يا فشار هوا هم به مايع وارد شود، فشار در تمام نقاط مايع به اندازه      F/A    افزايش مي يابد يعني:

P = ρgh + F/A 

            P = P₀ + ρgh                              اگر F/A  را  p₀ در نظر بگيريم. 

رابطه فشار کل در عمق h از سطح مايع

بر طبق اصل پاسکال فشار وارد بر مايع محصور بدون کاهش به تمام قسمتهاي مايع و ديواره هاي ظرف منتقل مي شود.

فشار در گازها

فشار گازي را در نظر بگيريد که مطابق شکل در درون ظرف محبوس شده است. طبق اصل پاسکال اين فشار بدون کاهش به تمام قسمتهاي گاز و ديواره هاي ظرف منتقل مي شود. با توجه به اينکه فشار ناشي از وزن گاز ناچيز است، فشار گاز داخل ظرف از رابطه زير به دست مي آيد. 

p=F/A

فشار سنج

فشار سنج از يک لوله u شکل تشکيل شده که حاوي يک مايع (معمولاً جيوه) با چگالیρ است. فشار گار محفظه باعث مي شود که جيوه در دو طرف لوله u شکل در يک سطح قرار نگيرد. از اين اختلاف سطح مي توان اختلاف فشار را به دست آورد.  P₀  فشار هوا و p فشار گاز داخل محفظه مي باشد چون فشار مايع در A و B  يکسان است. اختلاف فشار p₀ و p برابر فشار حاصل از ارتفاع h  از جيوه است.

P  - p₀ = ρgh

ρgh که برابر اختلاف فشار گاز درون محفظه و فشار هوا است. فشار پيمانه اي ناميده مي شود.

18 

سؤالات حل شده

۱ – براي اندازه گيري فشار گاز داخل يک محفظه از يک لوله u شکل حاوي جيوه مطابق شکل استفاده مي شود. اگر اختلاف ارتفاع بين سطح مايع در دو لوله 50 سانتيمتر باشد فشار گاز داخل محفظه چند پاسکال است؟ فشار گاز داخل محفظه چند سانتي متر جيوه است؟

( فشار هوا   pa 10⁵ و چگالي جيوه  13600kg/m³ و g =10N/kg )

P= p₀+ ρgh

P= 10⁵+(13600×10×0/5)

P= 1/68 ×10⁵pa فشار داخل محفظه

P = ρgh

1/68×10⁵= 13600×10× h Þ  h = 1/23 m Þ  h= 123 cm Hg

2 – اگر به جاي جيوه از آب در فشارسنج استفاده شود، ارتفاع آب در لوله در سطح تراز دريا چقدر مي شود؟

(چگالي جيوه kg/m3 13600 و چگالي آب kg/m3 1000 مي باشد.)

ارتفاع جيوه در سطح دريا 760 ميليمتر است 1000/760 (m

(ρgh) _آب=( ρgh)_جيوه

ρh= _آب  ρh _جيوه

1000× h آب= 13600×0/76

 H آب= 10/33 m

ملاحظه مي کنيد که ارتفاع آب به بيش از 10 متر در سطح تراز دريا مي رسد پس آب مايع خوبي براي فشار سنج نيست.

3 – جسم جامدي به شکل مکعب مستطيل با ابعاد 2و3و5 متر روي سطح زمين قرار دارد. اگر چگالي جسم kg/m3800 باشد.

الف) جرم جسم را محاسبه کنيد.

ب) در چه شرايطي جسم کمترين فشار را بر سطح وارد مي کند؟

اين فشار را محاسبه کنيد.

الف) v=2×3×5 = 30m³

ρ= M/V Þ  m = ρv = 800×30=24000kg

ب) جسم هنگامي که بيشترين سطح تماس را با زمين داشته باشد، کمترين فشار را بر سطح وارد مي کند.

A= 5×3=15m²

نيرويي که به سطح وارد مي شود نيروي وزن جسم مي باشد. پس:

P = F/A = mg/A = 24000*10/15  = 1600Pa

19

 

سوالات کنکور فشار

۱-عمق يک مايع در مخزنی  ۵ متر  و فشار هوا برابر  ۷۵ سانتیمتر جيوه است . فشار کلی که بر کف ظرف وارد می شود چند سانتيمتر جيوه است ؟ ( چگالی مايع و جيوه به ترتيب ۴/۳ و  ۶/۱۳ گرم بر سانتيمتر مکعب است ) ( ۷۸  ر )

    ۱)۱۲۵            ۲)۱۷۵          √ ۳)۲۰۰            ۴)۲۲۵

۲-۳۰۰ سانتيمتر مکعب از مايعی به چگالی  ۱۳۰۰kg/m³ را با چند سانتيمتر مکعب از مايعی به چگالی ۱۵۰۰kg/m³ مخلوط کنيم تا چگالی مخلوط

۱۴۰۰kg/m³ شود ؟ (۷۹  ت  )

     ۱)۲۰۰              ۲)۲۵۰            √ ۳)۳۰۰               ۴)۳۵۰

۳-يک حباب هوا وقتی که از ته درياچه به سطح آب می آيد حجمش  ۸ برابر می شود . در صورتيکه فشار هوا در سطح آب  ۱۰^۵ پاسکال و چگالی آب ۱۰۰۰kg/m³  باشد عمق درياچه چند متر است ؟

 ( دما ثابت است ) ( ۷۹  ت  )

 √ ۱)۷۰              ۲)۸۰                ۳)۹۰             ۴)۱۰۰

۴-جرم ۲۰ ليتر از مايعی به چگالی ۱۲۰۰kg/m³ چند کيلو گرم است ؟ (۷۹ ت )

    ۱)۶                 ۲)۶۰               ۳)۱۸             √ ۴)۲۴

۵-استوانه ای به سطح قاعده ۰۱/۰ متر مربع در راستای قائم به طور کامل درون مايعی به چگالی  ۲/۱ g/cm³  قرار دارد . اگر اختلاف اندازه نيروهای

وارد از طرف مايع بر دو قاعده برابر با ۶۰ نيوتن باشد ، ارتفاع استوانه چند سانتيمتر است ؟ ( ۷۹  ر  )

۱)۳۰                ۲)۴۰           √ ۳)۵۰               ۴) ۶۰

۶-حباب هوائی که در عمق ۷۰ متر ايجاد می شود به طرف سطح آب حرکت می کند . اگر دما را ثابت فرض کنيم ، شعاع اين حباب در سطح آب چند برابر می شود ؟ (فشار هوا و چگالی آب درSI برابر ۱۰^۵  و ۱۰^۳  است )

 ( ۸۰  ت  )

       ۱) ۲                  √ ۲)Γ۲

       ۳)۴                      ۴)۲Γ۲

۷-فشار وارد بر کف درياچه ای ۱۲۵ سانتيمتر جيوه است . اگر فشار هوا در سطح آب  ۷۵ سانتيمتر جيوه باشد ، عمق درياچه چند متر است ؟

 ( چگالی آب و جيوه  ۱  و  ۶/۱۳  g/cm³ است ) ( ۸۱ ت  )

   ۱)۶۸۰              ۲)۱۷            √ ۳)۶/۸            ۴)۱/۷

۸-اگر عمق آب استخری ۴ متر باشد ، اختلاف فشار بين کف استخر و سطح آب چند پاسکال است ؟  ( ۸۲  ر )

  √ ۱)۴۰۰۰۰         ۲)۴۰۰۰۰۰            ۳)۱۴۰۰۰            ۴)۱۴۰۰۰۰

۹-يک قطعه فلز به جرم ۹۰ گرم را درون آب در داخل استوانه ای می اندازيم . قطعه فلز کاملا در آب فرو می رود و سطح آب درون استوانه به اندازه ۲/۱ cm بالا می آيد . اگر سطح مقطع داخلی استوانه ۱۰cm² باشد ،

چگالی فلز چند g/cm³  است؟ (۸۲  ر )

  ۱)۵/۵               ۲)۶               √۳)۷/۵              ۴)۸

۱۰-فشارسنجی را به تدريج درون آب پايين می بريم . در ازای هر يک سانتيمتر که پايين می رود ، تقريبا چند پاسکال بر آنچه که نشان می دهد اضافه می شود ؟ (  ۸۳  ر )

     ۱)۰/۰۱             ۲)۰/۱             ۳)۱۰           √ ۴)۱۰۰

۱۱-کدام عامل مايعها را تقريبا تراکم ناپذير می کند ؟    (  ۸۳  ر  )

     ۱)وجود پيوندهای يونی بين مولکولی

     ۲)نيروی جاذبه بين مولکول ها در فواصل نزديک

 √  ۳)نيروی رانشی بين مولکول ها در فواصل خيلی نزديک

     ۴)آزاد بودن مولکول های مايع در جابجايی بين مولکولی

۱۲-حجم جسم  A دو برابر حجم جسم B و جرم آن ۳ برابر جرم جسم B است . چگالی جسم A چند برابر چگالی جسم B  است ؟ ( ۸۳  ر )

   ۱)۲/۳          √ ۲)۳/۲               ۳)۴/۹             ۴)۹/۴

۱۳-نسبت چگالی مايع A  به چگالی مايع B برابر ۵/۴ است. اگر حجم ۸kg از A برابر ۱۰ ليتر باشد . حجم ۵kg از مايع B چند ليتر است؟ (۸۴ ت )

    ۱)۲/۵               ۲)۳/۶                 ۳)۴              √ ۴)۵

۱۴-اختلاف فشار بين دو نقطه از مايعی در حال سکون p∆ است . اگر ظرف محتوی اين مايع با شتاب g/3 در راستای قائم به طرف پايين حرکت کند . اختلاف فشار بين اين دو نقطه کدام  خواهد بود ؟  (  ۸۴  ر )

    ۱)p∆               

    ۲)۳/p∆

√  ۳)۳/p∆ ضرب در ۲

    ۴)۳/p∆ ضرب در ۴

۱۵- اگر فشار هوا ۱۰^۵ پاسکال باشد . فشار در عمق ۲ متری آب يک استخر چند پاسکال است ؟( چگالی آب ρ=۱  گرم بر سانتيمتر مکعب) ( ۸۵ ت )

  √ ۱) ۲/۱×۱۰^۵

     ۲) ۲/۱×۱۰^۶

     ۳)۳×۱۰^۶

      ۴) ۳×۱۰^۵

۱۶- يک تيغ از پهنا می تواند روی سطح آب شناور شود زيرا ... ( ۸۵ ر )

   ۱) حجم تيغ بسيار کم است .

   ۲) چگالی تيغ کمتر از چگالی آب است .

   ۳) جرم تيغ بسيار کم است .

 √ ۴) در سطح آب کشش سطحی وجود دارد