K 2009. máj. 13. ideg. II. rész 3/B 3486

Dugattyúval elzárt gázt melegítünk, állandó nyomáson. Az alábbi táblázat a gáz térfogatát mutatja a Celsius-fokban mért hőmérséklet függvényében.
 

Hőmérséklet
$\mathrm{({}^\circ C)}$
Térfogat
$\mathrm{(cm^3)}$
103170
203310
303420
403550
503660
603780

a)  Ábrázolja az adatokat a mellékelt milliméterpapíron! Milyen görbe illeszthető a mérési adatokra? 
 

a) Az adatok ábrázolása és a lineáris összefüggés megnevezése:

Az ábrán látható kell hogy legyen az összefüggés lineáris jellege, s azt meg is kell nevezni.

2 + 2 pont
(bontható)

(Amennyiben nincs az összefüggés jellege megnevezve, de később a képletből egyértelműen kiderül, a teljes pont jár.)

b)  Írja fel a grafikon alapján a gáz térfogatának és Celsius-fokban mért hőmérsékletének kapcsolatát leíró függvényt!

b) A lineáris összefüggés felírása képlettel, valamint meredekségének kiszámítása a táblázat adataiból:

$$V\left(T\right)=V_1+\beta \cdot \left(T-T_1\right)$$

ahol

$$\beta \approx 12\ \mathrm{{{\ {cm}^3}\over {{}^\circ C\ }\ }}$$

2 + 2 pont
(bontható)

c)  A kapott összefüggés segítségével vagy a grafikonról leolvasva határozza meg a gáz térfogatát \(0\ \mathrm{{}^\circ C}\) hőmérsékleten!

c) A $\textit{0}\ {}^\circ \textit{C}$ hőmérsékleten mérhető térfogat meghatározása vagy leolvasása:

(A Gay-Lussac-törvény közvetlen alkalmazása esetén: $$V_2=V_1\cdot {{T_2}\over {T_1}}$$ csak 1 pontot lehet adni!)

3 pont
(bontható)

d)  Mekkora hőmérsékleten csökkenne le a gáz térfogata nullára, ha a kapott összefüggés alacsony hőmérsékleten is érvényes volna?

d) A nulla térfogathoz tartozó hőmérséklet kiszámítása az algebrai alakból:

A mérési adatokból nyert összefüggésből a keresett hőmérsékletre $$T_0\approx -255\ \mathrm{{}^\circ C}$$ adódik.

5 pont
(bontható)

(Amennyiben a vizsgázó pusztán a Gay‑Lussac‑törvény alapján kijelenti, hogy a keresett hőmérséklet az abszolút nulla fok, és ezt átváltja Celsius‑fokra, 1 pont adható.)

e)  Mi lenne a d) kérdésben kapott eredmény, ha a mérést sokkal pontosabban tudnánk elvégezni? Milyen hőmérsékleti skálát definiálhatunk ennek segítségével?

e) A pontos méréssel meghatározható hőmérsékletet nevezzük abszolút nulla foknak.

2 pont

A pontosabb érték $\textit{-273}\ {}^\circ \textit{C}$, a jelen mérésből kiszámítható érték ettől kissé eltér. 

1 pont

Bevezethető egy új hőmérséklet skála, a Kelvin‑skála, melynek ez a kezdőpontja.

1 pont

Összesen: 20 pont