{"id":"fizyka-2015-maj-matura-rozszerzona/zad/14.2","paper_id":"fizyka-2015-maj-matura-rozszerzona","number":"14.2","points":1,"ptype":"open","subject":"fizyka","category":"matura","year":2015,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 14.2. (0-1)\nŻadne urządzenie nie może przetwarzać ciepła w energię elektryczną ze sprawnością równą\n100%.\nNapisz nazwę prawa fizycznego, z którego wynika to stwierdzenie.\nMFA_1R","answer":null,"answer_text":"Zadanie 14.2. (0-1)\nI. Znajomość i umiejętność wykorzystania\npojęć i praw fizyki do wyjaśniania procesów\ni zjawisk w przyrodzie.\n5.9. Zdający interpretuje drugą zasadę\ntermodynamiki.\nPoprawna odpowiedź\nJest to druga zasada termodynamiki.\nSchemat punktowania\n1 p. - napisanie poprawnej nazwy prawa.\n0 p. - brak spełnienia powyższego kryterium.","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\n**Druga zasada termodynamiki**\n\n## Sposób 1 - Bezpośrednie rozpoznanie treści prawa\n\nStwierdzenie z zadania dotyczy **ograniczenia sprawności silnika cieplnego** - żaden silnik (ani żadne urządzenie) nie może pobierać ciepło i zamieniać go w pracę (energię elektryczną) ze sprawnością 100%.\n\nTo jest **klasyczne sformułowanie Kelvina-Plancka** drugiej zasady termodynamiki:\n\n> *Nie jest możliwe zbudowanie urządzenia działającego w cyklu, które pobierałoby ciepło z jednego źródła i w całości zamieniało je w pracę.*\n\nZatem odpowiedź to wprost: **druga zasada termodynamiki**.\n\n## Sposób 2 - Eliminacja przez wykluczenie pierwszej zasady\n\nMożna by pomyśleć o **pierwszej zasadzie termodynamiki** (zasada zachowania energii) - ale ona mówi tylko, że energia nie ginie: \\(Q = \\Delta U + W\\). Nie zabrania sprawności 100% - gdyby całe ciepło zamieniło się w pracę, energia byłaby zachowana (\\(W = Q\\)), więc pierwsza zasada byłaby spełniona.\n\nSkoro pierwsza zasada **nie wyklucza** sprawności 100%, a jednak fizycy wiedzą, że jest niemożliwa - to ograniczenie musi wynikać z **innego prawa**. Tym prawem jest właśnie **druga zasada termodynamiki**, która dodatkowo ogranicza kierunek i efektywność procesów cieplnych.\n\n> Sprawność idealna (Carnota): \\(\\eta = 1 - \\frac{T_2}{T_1} < 1\\), bo \\(T_2 > 0\\) zawsze - to bezpośredni matematyczny wynik drugiej zasady.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n> 📋 **Oficjalny klucz CKE (zadanie 14.2, 0-1 pkt):**\n> - Poprawna odpowiedz: **Jest to druga zasada termodynamiki.**\n> - **1 pkt** - napisanie poprawnej nazwy prawa.\n> - **0 pkt** - brak spelnienia powyzszego kryterium.\n\n## Wzory z karty CKE\n\n> 📖 **Karta wzorów CKE - sekcja Fizyka (termodynamika):**\n> Sprawność silnika cieplnego: \\(\\eta = \\frac{W}{Q_1} = 1 - \\frac{Q_2}{Q_1}\\)\n> Sprawność silnika Carnota: \\(\\eta_C = 1 - \\frac{T_2}{T_1}\\)\n>\n> Wzory te **wynikają bezpośrednio z drugiej zasady** - zawsze \\(T_2 > 0\\), więc \\(\\eta_C < 1\\), co potwierdza niemożność sprawności 100%.\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Najczęstszy błąd - napisanie „zasada zachowania energii\" zamiast „druga zasada termodynamiki\". Zachowanie energii (I zasada) nie zabrania sprawności 100% - energia byłaby zachowana nawet przy pełnej konwersji.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Mylenie sformułowań: „ciepło nie może samo przepływać od ciała zimniejszego do cieplejszego\" (sformułowanie Clausiusa) to **też** druga zasada termodynamiki - inne sformułowanie tego samego prawa. Oba są równoważne.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie wystarczy napisać „termodynamika\" - CKE wymaga pełnej nazwy z numerem zasady: **„druga zasada termodynamiki\"**.","image":"img/fizyka-2015-maj-matura-rozszerzona/zad-14.2.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":14,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Fizyka · Matura · maj 2015 (rozszerzona)","subject_label":"Fizyka","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 14.2. (0-1)
Żadne urządzenie nie może przetwarzać ciepła w energię elektryczną ze sprawnością równą
100%.
Napisz nazwę prawa fizycznego, z którego wynika to stwierdzenie.
MFA_1R

","answer_text_html":"

Zadanie 14.2. (0-1)
I. Znajomość i umiejętność wykorzystania
pojęć i praw fizyki do wyjaśniania procesów
i zjawisk w przyrodzie.
5.9. Zdający interpretuje drugą zasadę
termodynamiki.
Poprawna odpowiedź
Jest to druga zasada termodynamiki.
Schemat punktowania
1 p. - napisanie poprawnej nazwy prawa.
0 p. - brak spełnienia powyższego kryterium.

","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"

Poprawna odpowiedź

\n

Druga zasada termodynamiki

\n

Sposób 1 - Bezpośrednie rozpoznanie treści prawa

\n

Stwierdzenie z zadania dotyczy ograniczenia sprawności silnika cieplnego - żaden silnik (ani żadne urządzenie) nie może pobierać ciepło i zamieniać go w pracę (energię elektryczną) ze sprawnością 100%.

\n

To jest klasyczne sformułowanie Kelvina-Plancka drugiej zasady termodynamiki:

\n
Nie jest możliwe zbudowanie urządzenia działającego w cyklu, które pobierałoby ciepło z jednego źródła i w całości zamieniało je w pracę.
\n

Zatem odpowiedź to wprost: druga zasada termodynamiki.

\n

Sposób 2 - Eliminacja przez wykluczenie pierwszej zasady

\n

Można by pomyśleć o pierwszej zasadzie termodynamiki (zasada zachowania energii) - ale ona mówi tylko, że energia nie ginie: Q=ΔU+W. Nie zabrania sprawności 100% - gdyby całe ciepło zamieniło się w pracę, energia byłaby zachowana (W=Q), więc pierwsza zasada byłaby spełniona.

\n

Skoro pierwsza zasada nie wyklucza sprawności 100%, a jednak fizycy wiedzą, że jest niemożliwa - to ograniczenie musi wynikać z innego prawa. Tym prawem jest właśnie druga zasada termodynamiki, która dodatkowo ogranicza kierunek i efektywność procesów cieplnych.

\n
Sprawność idealna (Carnota): η=1−T2T1<1, bo T2>0 zawsze - to bezpośredni matematyczny wynik drugiej zasady.
\n

Schemat oceniania CKE

\n
📋 Oficjalny klucz CKE (zadanie 14.2, 0-1 pkt):
- Poprawna odpowiedz: Jest to druga zasada termodynamiki.
- 1 pkt - napisanie poprawnej nazwy prawa.
- 0 pkt - brak spelnienia powyzszego kryterium.
\n

Wzory z karty CKE

\n
📖 Karta wzorów CKE - sekcja Fizyka (termodynamika):
Sprawność silnika cieplnego: η=WQ1=1−Q2Q1
Sprawność silnika Carnota: ηC=1−T2T1

Wzory te wynikają bezpośrednio z drugiej zasady - zawsze T2>0, więc ηC<1, co potwierdza niemożność sprawności 100%.
\n

Typowe pułapki

\n
⚠️ Uwaga: Najczęstszy błąd - napisanie „zasada zachowania energii" zamiast „druga zasada termodynamiki". Zachowanie energii (I zasada) nie zabrania sprawności 100% - energia byłaby zachowana nawet przy pełnej konwersji.
\n
⚠️ Uwaga: Mylenie sformułowań: „ciepło nie może samo przepływać od ciała zimniejszego do cieplejszego" (sformułowanie Clausiusa) to też druga zasada termodynamiki - inne sformułowanie tego samego prawa. Oba są równoważne.
\n
⚠️ Uwaga: Nie wystarczy napisać „termodynamika" - CKE wymaga pełnej nazwy z numerem zasady: „druga zasada termodynamiki".
"},{"source":"zadaniazmatur","label":"zadaniazmatur.pl","kind":"text","html":"

Jest to druga zasada termodynamiki.

"}]}