21. A testek hőtágulása • Végezzen el két kísérletet a hőtágulás jelenségének szemléltetésére a rendelkezésre álló eszközök felhasználásával! Magyarázza meg a kísérleteknél tapasztalt jelenséget! • Soroljon fel legalább 1-1 gyakorlati példát a különböző halmazállapotú testek hőtágulására! • Válassza ki valamelyik (lineáris vagy köbös) hőtágulási formát, vegye sorra a választott hőtágulás mértékét befolyásoló tényezőket! • Fogalmazza meg szavakban a kiválasztott hőtágulási forma törvényszerűségét! • Értelmezze a mellékelt grafikont! Számítsa ki a grafikon alapján, hogy 10 °C hőmérséklet-változás hatására az azonos hosszúságú rudak közül az alumíniumból készült rúd megnyúlása hányszorosa a réz- és a vasrúd megnyúlásának! • Mondjon 2-2 példát a gyakorlati életben előforduló „hasznos” és „káros” hőtágulásra! • A különböző hőmérsékleti skálák bevezetésével kapcsolatosan nevezzen meg két ismert fizikust, jelölje meg, melyik évszázadra tehető munkásságuk! Eszközök: borszeszégő, nyeles bimetallszalag modell, gyűrű–golyó modell (s’Gravesande-készülék), gyufa, ábra.
1
A 21. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
3+2×3
A jelenség ismertetése és két kísérlet elvégzése. A két kísérlet értelmezése.
2×3
1-1 (összesen három) gyakorlati példa különböző halmazállapotú testek hőtágulására.
3×2
Egy adott hőtágulás kiválasztása, a hőtágulást befolyásoló tényezők (méret, hőmérséklet-különbség, anyagi minőség) számbavétele.
3×2
A törvényszerűség megfogalmazása.
3×3
A grafikon értelmezése. A nyúlási arányok megállapítása (1,5-szeres, 2,2-szeres).
3+4
2-2 példa a „hasznos” és „káros” hőtágulásra.
4×1
Fizikusok (Celsius és Kelvin) megnevezése, munkásságuk évszázadának (XVIII. sz. és XIX. sz.) megadása.
2×4
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
2
Adott pontszám
22. Halmazállapot-változások • Jellemezze a testek különböző halmazállapotát a mellékelt modell-rajzok alapján, és sorolja fel a halmazállapot-változásokat! • Válasszon ki egy halmazállapot-változást, és ismertesse a változást leíró fogalmakat, mennyiségeket! • Végezze el a következő mérést: ismert tömegű (pl. 20 g) olvadó jégkockákat helyezzen főzőpohárban lévő szobahőmérsékletű, kb. 2-3 dl térfogatú vízbe! Számítsa ki a víz tömegét, ismerve annak térfogatát! Mérje meg a víz kezdeti hőmérsékletét és a jég olvadásakor a hőmérsékletet! A mérési adatokból számítsa ki a jég olvadáshőjét! • A kapott eredményt hasonlítsa össze a függvénytáblázatban található értékkel, és említsen legalább két okot, melyek a mérési hibát okozhatták! Adjon javaslatot, hogy lehetne a mérést pontosabbá tenni! • Ismertesse a természetben előforduló vizek (folyók, tavak, tengerek) halmazállapot-változásainak időjárást befolyásoló szerepét! • Ismertesse, hogy miben áll a víz halmazállapot-változásának különlegessége, és fejtse ki, hogy ez milyen szerepet játszik az élővilágban! • Halmazállapot-változással magyarázza meg legalább két csapadékforma keletkezését! Eszközök: ábrák; ismert tömegű olvadó jégkockák, kb. 5 dl-es főzőpohár, víz, hőmérő, mérőhenger.
3
A 22. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
A halmazállapotok jellemzése a modell-rajzok alapján. A választott halmazállapot-változás fogalmai, mennyiségei. A mérés elvégzése, az adatok felvétele.
Adható pontok
3×2 6 5+5
A jég olvadáshőjének meghatározása (20-30%-os mérési hiba elfogadott).
7
A mérési hiba okainak – legalább kettő – felsorolása (nincs hőszigetelt környezet, pontatlan tömeg-, térfogat-, hőmérsékletmérés stb.).
4+2
A víz halmazállapot-változásainak időjárást befolyásoló szerepe.
4+4
A víz halmazállapot-változásának különlegessége (fagyáskor tágulás) és a természetes vizek élővilága védelmének (vagy a sejtroncsoló hatás) kapcsolatának bemutatása. Két csapadékforma keletkezésének leírása.
6 3+3
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
4
Adott pontszám
23. A gázok állapotváltozásai • Nevezze meg a gázok fizikai állapotát leíró állapotjelzőket, adja meg azok jelét és mértékegységét! Fogalmazza meg az állapotváltozás jelenségét! • Sorolja fel a speciális állapotváltozásokat, és adja meg azok kísérleti megvalósításának módját! (Használja a mellékelt kísérleti összeállítások ábráját!) • Értelmezze a mellékelt p–V diagramon a speciális állapotváltozásokat! • Válasszon ki egy speciális állapotváltozást, fogalmazza meg szavakkal a rá vonatkozó törvényszerűséget, és írja fel annak összefüggését! • Soroljon fel legalább két olyan technikai berendezést (gépet), amelynek megalkotásában fontos szerepet játszott a gáztörvények ismerete! • Kísérlet: Tanulmányozza a mellékelt eszközök (orvosi fecskendő, kerékpárpumpa) működését. • Értelmezze az eszközök működési alapelvét a gáztörvények alapján! • Számítsa ki, mekkora lesz az orvosi fecskendő hengerében a nyomás, ha befogott vég mellett, a dugattyú mozgatásával 2 a) a bezárt levegőt térfogatra préseljük össze; 3 b) a bezárt levegőt háromszoros térfogatra tágítjuk ki! (A kezdeti nyomás 100 kPa.) Eszközök: ábrák; pumpa, orvosi fecskendő, kísérleti összeállítások ábrái, p–V diagram.
5
A 23. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Az állapotjelzők felsorolása, az állapotváltozás megfogalmazása.
Adható pontok
3×2+4
Speciális állapotváltozások felsorolása, a megvalósítás módjának ismertetése.
3×3
Az állapotváltozások p–V diagramjának értelmezése.
3×2
A kiválasztott speciális állapotváltozás törvényszerűségének megfogalmazása, és az összefüggés felírása.
4+4
Technikai berendezések megnevezése (pl. gőzgép, hűtőgép, stb.).
4+4
Az orvosi fecskendő és a pumpa működésének elemzése.
4+4
Egyszerű számítás elvégzése.
3+3
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
6
Adott pontszám
24. A termikus kölcsönhatások energiaviszonyai • Fogalmazza meg a testek a termikus kölcsönhatásának legfontosabb jellemzőit! A kölcsönhatás típusra említsen legalább két gyakorlati példát! • Adja meg a testek belső energiájának fogalmát! Értelmezze a belső energiát a részecskék hőmozgásával! • Szemléltesse legalább 1-1 gyakorlati példával, hogy miként lehet megváltoztatni különböző módon a testek belső energiáját! • Fogalmazza meg a hőtan I. főtételét általánosan (minden testre vonatkozóan)! • Fejtse ki, hogy az I. főtétel miért tekinthető az energiamegmaradás általánosabb megfogalmazásának! • Értelmezze egy súrlódásos lejtőn lecsúszó test energiaviszonyait, vagy mutassa be egy forró vasdarab megmunkálása közben a vas és környezete közötti energiacseréket! • Röviden ismertesse a hő mechanikai egyenértékének megállapítására vonatkozó kísérlet lényegét a mellékelt ábra vagy eszköz alapján! • Számítás: Az I. főtételt alkalmazva határozza meg, hogy maximálisan mennyivel növekedhet egy ólomgolyó hőmérséklete, ha azt 26 m magasságból egy szigetelőlapra ejtjük! (Az ólom fajhője: J 130 .) kg · °C Eszközök: A Joule-féle készülék rajza vagy maga a készülék.
7
A 24. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
A termikus kölcsönhatás megfogalmazása példákkal.
Adható pontok
4+2×2
A belső energia fogalma, molekuláris értelmezése.
4+4
A belső energia megváltoztatásának 2 módja példákkal szemléltetve.
4+4
Az I. főtétel általános megfogalmazása.
6
Az I. főtétel mint az energiamegmaradás általánosítás bemutatása.
4
A lecsúszó test energiaviszonyainak ismertetése, vagy a megmunkált forró vasdarab energiacseréinek bemutatása.
7
A Joule-féle kísérlet ismertetése ábra vagy eszköz segítségével.
8
Az egyszerű számításos feladat elvégzése.
6
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
8
Adott pontszám
25. A gázok állapotváltozásának energetikai vizsgálata • Az I. főtétel alapján mutassa be, milyen energiacserék játszódnak le (egy-egy kiválasztott) speciális állapotváltozás során a gáz és környezete között! (Használja a mellékelt szemléltető ábrákat!) • Adja meg a gázok hőkapacitásának és fajhőjének fogalmát és a mennyiségek mértékegységeit! • Szavakban fogalmazza meg, hogy miért különbözik az izobár és izochor állapotváltozások során a gázok fajhője! • Fogalmazza meg, mit nevezünk adiabatikus állapotváltozásnak! • Kísérlet: A rendelkezésre álló eszközzel valósítson meg adiabatikusnak tekinthető állapotváltozást! Értelmezze a kísérlet során tapasztalt jelenséget! • Soroljon fel legalább két további, a gyakorlatban (vagy a természetben) előforduló példát az adiabatikus állapotváltozásra! • Számítás: Határozza meg, hogy az 1 mólnyi normál állapotú (p = 105 Pa, V = 22,41 dm3, T = 273 K) ideális gáz mennyi munkát végez a külső légnyomással szemben, ha izobár állapotváltozás során 27 °C-ra növeljük a hőmérsékletét! • Adja meg a hőtani folyamatok lehetséges irányát, fogalmazza meg a hőtan II. főtételét! Eszközök: szén-dioxiddal töltött szifonpatron, hegyes tárgy (pl. ár vagy kötőtű), szemléltető ábrák.
9
A 25. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Adható pontok
A speciális állapotváltozások elemzése az I. főtétel alapján.
4+4
A gázok hőkapacitásának, fajhőjének definíciója, az egységek megadása.
2×5
A kétféle fajhő különbségének kvalitatív indoklása az I. főtételre hivatkozva.
6
Az adiabatikus állapotváltozás megfogalmazása.
5
A kísérlet elvégzése és magyarázata.
4+4
1-1 példa további adiabatikus állapotváltozásra.
3+3
Az egyszerű példa megoldása.
6
Hőtani folyamatok iránya, a II. főtétel megfogalmazása.
6
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
10
Adott pontszám
26. A molekuláris hőelmélet alapjai, a kinetikus gázmodell • Kísérlet: Végezzen el egy egyszerű kísérletet, amely az anyag atomos felépítettségét bizonyítja! • Ismertesse az atomhipotézis kialakulásának rövid történetét! Mutasson be két egyszerű kísérletet, amely az anyag atomos felépítettségét bizonyítja! • Említsen meg két olyan – a modern fizikához tartozó – jelenséget, amelyik az atomok létezésével magyarázható! • Adja meg a relatív atomtömeg, az atomi tömegegység és az Avogadro-állandó fogalmát és mértékegységét! • Ismertesse a kinetikus gázmodell lényegét, fogalmazza meg alapfeltevéseit! Adja meg az ideális gáz fogalmát! • A gázmodell alapján kvalitatív módon értelmezze az ideális gáz egyik állapotváltozását! Szemléltesse magyarázatát a gázmodellt demonstráló eszközzel (vagy annak rajzával)! Eszközök: málnaszörp, kálium-permanganát (hipermangán), víz, mérőhenger, üvegcső, tölcsér, a gázmodellt demonstráló készülék (rázógép vagy ábrája).
11
A 26. tételsor értékelése A részfeladatok megnevezése
Egyszerű bizonyító kísérletek elvégzése és értelmezése (málnaszörp diffúziója, vagy hipermangán oldódása). Atomhipotézis kialakulásának története.
Adható pontok
4+5 7
Két modern fizikához tartozó jelenség, amely az atomokkal kapcsolatos. (Pl. vonalas színkép és radioaktív sugárzások)
4+4
A relatív atomtömeg, az atomi tömegegység, ill. az Avogadro-állandó fogalmának meghatározása.
3×3
A kinetikus gázmodell és a modell alapfeltevéseinek ismertetése, az ideális gáz fogalma.
6+4
Egy gáztörvény kvalitatív értelmezése a gázmodell alapján.
7
A fenti gáztörvény szemléltetése a gázmodell készülékkel.
5
A felelet kifejtési módja.
5
Összesen
60
12
Adott pontszám
