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You must have:A calculator and ruler
31627H/1BWednesday 6 June 2018 – AfternoonTime: 50 minutes
Instructions
• Use black ink or ball-point pen.
• Fill in the boxes at the top of this page with your name, centre number and learner registration number.
• Answer all questions.
• Answer the questions in the spaces provided – there may be more space than you need.
Information
• The exam is comprised of three papers worth 40 marks each. Section A: Organs and systems (Biology). Section B: Properties and uses of substances (Chemistry). Section C: Thermal physics, materials and fluids (Physics).
• The total mark for this exam is 120.
• The marks for each question are shown in brackets – use this as a guide as to how much time to spend on each question.
Advice
• Read each question carefully before you start to answer it.
• Try to answer every question.
• Check your answers if you have time at the end.
Applied ScienceUnit 5: Principles and Applications of Science IIBiologyORGANS AND SYSTEMS
Pearson BTEC Level 3 Diploma
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*P61074A0216*2
Answer ALL questions. Write your answers in the spaces provided.
Some questions must be answered with a cross in a box . If you change your mind about an answer, put a line through the box and then put a cross in another box .
1 Figure 1a shows epithelial cells that line the respiratory airways.
ciliatedepithelialcell
gobletcell
Figure 1a
Figure 1b shows the detailed structure of one goblet cell. Goblet cells produce mucus. Mucus contains large molecules of a protein called mucin.
mucin
Figure 1b
(a) Identify the name of the cellular structure that transports mucin through the cell.(1)
A mitochondria
B nucleus
C ribosomes
D vesicles
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3
(b) Name the process by which mucin leaves the goblet cell.(1)
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(c) Describe the function of the cilia on the ciliated epithelial cells.(2)
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(d) The fluid mosaic model describes the structure of cell surface membranes.
State two features of the fluid mosaic model.(2)
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(e) State two roles of cholesterol in cell surface membranes.(2)
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(Total for Question 1 = 8 marks)
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*P61074A0416*4
2 Figure 2 shows a student breathing in and out whilst connected to a closed circuit spirometer.
Figure 2
(a) Explain why soda lime is used in the spirometer.(2)
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(b) Figure 3 shows the spirometer trace of the student whilst at rest for two minutes.
6
5
4
3
2
1
0
volume(L)
1 2time (minutes)
A
B
C
D
0
Figure 3
The student breathed in and out normally for the first minute, then took a deep breath in and immediately breathed out as much as possible.
They then continued to breathe normally.
(i) Identify the letter, on Figure 3, which shows the vital capacity of the student.(1)
A
B
C
D
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7
The respiratory minute ventilation rate (RMV) is the volume of air passing into and out of the lungs in one minute.
(ii) Calculate, using the information in Figure 3, the RMV for the student during the first minute.
Use the equation: RMV = tidal volume x breaths per minute
Show your working.(2)
RMV = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L minute-1
(c) The student then cycled on an exercise bike for two minutes whilst still connected to the spirometer.
Sketch on Figure 4, the spirometer trace for this student as they cycled. Start your trace from the . on the y axis.
(3)
6
5
4
3
2
1
0
volume(L)
1 2time (minutes)
D
0
Figure 4
(Total for Question 2 = 8 marks)
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*P61074A0816*8
3 Figure 5a shows the external structure of a human heart.
Figure 5b shows a blocked coronary artery.
Figure 5b
Figure 5a
(a) (i) State what is meant by the term myogenic.(2)
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(ii) Describe the function of the coronary artery.(2)
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*P61074A0916* Turn over
9
(b) One risk factor for cardiovascular disease (CVD) is a high fat diet. This may lead to fatty deposits in the wall of the coronary artery. Fatty deposits could eventually lead to the coronary artery becoming blocked.
Explain how a blocked coronary artery may lead to a heart attack.(4)
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*P61074A01016*10
(c) (i) Figure 6a shows an electrocardiogram (ECG) trace during the cardiac cycle.
time (s)
millivolts (mV)
P
QS
R T P
Q
R
S
Figure 6a
Identify the letter on Figure 6a that represents when the atria contract.(1)
A P
B R
C S
D T
(ii) Figure 6b shows the changes in the volume of blood in the left ventricle during the cardiac cycle.
70
50
0
ventricularvolume(ml)
time (s)
W X YX XZ
Figure 6b
Identify the letter on Figure 6b that represents ventricular systole.(1)
A W
B X
C Y
D Z
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*P61074A01116* Turn over
11
(iii) The duration of a heartbeat in Figure 6b is 0.8 seconds.
Calculate, using information from Figure 6b, the cardiac output for this heart.
Cardiac output = stroke volume (ml) X heart rate (beats per minute)
Show your working.(3)
cardiac output = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ml minute -1
(Total for Question 3 = 13 marks)
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*P61074A01216*12
4 Figure 7 shows the structure of a nephron in a kidney.
B
E
D
C
A
Figure 7
(a) Complete the table to show the names of C and D.(2)
Region of nephron
A
Glomerulus
B
Proximal convoluted tubule (PCT)
C
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D
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E
Collecting duct
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*P61074A01316* Turn over
13
(b) Aldosterone is a hormone that is secreted by the adrenal glands when blood pressure drops.
Figure 8 shows kidneys and adrenal glands.
adrenal glands
Figure 8
Describe how aldosterone increases blood pressure.(3)
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*P61074A01416*14
(c) Kidney failure occurs when 50% or more of the nephrons are damaged. Patients with kidney failure may be treated with kidney transplantation.
Discuss the advantages and disadvantages of treating kidney failure with kidney transplantation.
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(Total for Question 4 = 11 marks)
TOTAL FOR PAPER = 40 MARKS
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Instructions
• Use black ink or ball-point pen.
• Fill in the boxes at the top of this page with your name, centre number and learner registration number.
• Answer all questions.
• Answer the questions in the spaces provided – there may be more space than you need.
Information
• The exam is comprised of three papers worth 40 marks each. Section A: Organs and systems (Biology). Section B: Properties and uses of substances (Chemistry). Section C: Thermal physics, materials and fluids (Physics).
• The total mark for this exam is 120.
• The marks for each question are shown in brackets – use this as a guide as to how much time to spend on each question.
• The periodic table of elements and formulae sheet can be found at the back of this paper.
Advice
• Read each question carefully before you start to answer it.
• Try to answer every question.
• Check your answers if you have time at the end.
You must have:A calculator and ruler
31627H/1CTuesday 5 June 2018 – AfternoonTime: 50 minutes
Applied ScienceUnit 5: Principles and Applications of Science IIChemistryPROPERTIES AND USES OF SUBSTANCES
Pearson BTEC Level 3 Diploma
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Answer ALL questions. Write your answers in the spaces provided.
Some questions must be answered with a cross in a box . If you change your mind about an answer, put a line through the box and then mark your new answer with a cross .
1 Understanding the structure of organic compounds is important in the pharmaceutical industry.
(a) Methane has the formula CH4.
Which is the correct bond angle in methane?(1)
A 90.0°
B 104.5°
C 107.0°
D 109.5°
(b) Identify the IUPAC name for the compound in the diagram.(1)
HH
C C C C
H H Br
H
H H
H
H
A 2-bromobutane
B 3-bromobutane
C 2–bromopentane
D 3-bromopentane
(c) Methylpropene reacts with bromine.
(i) Complete the equation to show the structural formula of the product formed in this reaction.
(2)
H
H
CH3
CH3
CC + Br2
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3
(ii) Name the type of reaction in (c)(i).(2)
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(iii) Which row in Table 1 shows the correct number of σ (sigma) and π (pi) bonds in the C=C bond?
(1)
σ (sigma) π (pi)
A 2 0
B 0 2
C 1 1
D 1 2
Table 1
A
B
C
D
(d) Explain how the carbon to carbon bond strength in ethane is different to ethene.(3)
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(Total for Question 1 = 10 marks)
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*P61075A0416*4
2 Electrolysis of brine can be carried out in a membrane cell.
Figure 1 shows a membrane cell.
+ –
water in
sodium hydroxidesolution out
concentrated sodium chloridesolution in
used sodium chloridesolution out
chlorine hydrogen
cathode
anode membrane
Figure 1
(a) At the cathode, hydrogen ions gain electrons to produce hydrogen gas.
The half-equation for the production of hydrogen is:
+2H+ 2e- H2
At the anode, chloride ions lose electrons to produce chlorine gas.
Write a balanced half-equation for the production of chlorine at the anode.(2)
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*P61075A0516* Turn over
5
(b) Explain the function of the membrane in the cell shown in Figure 1.(4)
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(Total for Question 2 = 6 marks)
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3 (a) Transition metals are often used as catalysts.
Explain how a transition metal works as a catalyst.(3)
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(b) Vanadium (III) complexes can be used as catalysts.
Figure 2 shows a vanadium (III) complex ion, where 6 water molecules are bonded to a central vanadium (III) ion.
H2O
H2O
OH2
OH2
OH2
OH2
V
3+
Figure 2
Describe how the water molecules are bonded to the vanadium (III) ion. (2)
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(Total for Question 3 = 5 marks)
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*P61075A0716* Turn over
7
4 Propane is an alkane and has the formula C3H
8.
(a) Give the general formula of an alkane. (1)
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(b) Write a balanced equation for the cracking of propane to produce ethene and one other product.
(2)
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(c) A catalyst can be used instead of steam in the cracking process.
Steam produces a higher yield of alkenes than using a catalyst.
State two benefits of using a catalyst to crack hydrocarbons. (2)
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(Total for Question 4 = 5 marks)
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*P61075A0816*8
5 (a) The reaction shows an example of enthalpy change of combustion.
CH4(g) + 2O
2(g) CO
2(g) + 2H
2O (l)
State what is meant by the term standard enthalpy change of combustion.(2)
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(b) (i) The standard enthalpy change of formation is measured under conditions of 1 atm and 298 K.
Give the temperature of 298 K in °C.(1)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . °C
(ii) The standard enthalpy change of formation (ΔHθf) for butane (C
4H
10) cannot
be measured directly but can be calculated from standard enthalpy of combustion (ΔHθ
c) data.
Table 2 shows the standard enthalpy changes of combustion for butane, carbon and hydrogen.
substancestandard enthalpy change of
combustion (kJ mol-1)
carbon -393.7
hydrogen -285.8
butane -2876.5
Table 2
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*P61075A0916* Turn over
9
Figure 3 shows a Hess energy change cycle for the standard enthalpy change of formation of butane.
4C (s)∆Hθ
f (butane)5H2 (g) C2H10 (g)
4CO2 (g) 5H2O (l)+
enthalpy change ofcombustion of butane
enthalpy changes ofcombustion of carbon
and hydrogen
+
Figure 3
Calculate the ΔHθf for butane, using the standard enthalpy of combustion
values in Table 2.
Show your working, using the Hess energy cycle or any other method.(5)
ΔHθf (standard enthalpy change of formation) for butane = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . kJ mol-1
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*P61075A01016*10
(c) Figure 4 shows the enthalpy profiles for two different reactions.
enthalpy
reactants
progress of reaction
Reaction 1
products
progress of reaction
enthalpy
reactants
progress of reaction
Reaction 2
products
progress of reaction
Figure 4
Explain the differences between Reaction 1 and 2, using the enthalpy profiles.(6)
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(Total for Question 5 = 14 marks)
TOTAL FOR PAPER = 40 MARKS
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Pearson BTEC Level 3 Nationals in Applied Science - Unit 5 Principles and Applications of Science II - Final Sample Assessment Materials - version 1.0 - Pre-publication document - August 2015 © Pearson Education Limited 2015
39Pearson BTEC Level 3 Nationals in Applied Science – Unit 5 – Final Sample Assessment Materials – Issue 1 – November 2015 © Pearson Education Limited 2015
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Centre Number Learner Registration Number
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Surname Other names
Total Marks
Paper Reference
*P61076A0116*Turn over
P61076A©2018 Pearson Education Ltd.
1/1/1
Instructions
• Use black ink or ball-point pen.
• Fill in the boxes at the top of this page with your name, centre number and learner registration number.
• Answer all questions.
• Answer the questions in the spaces provided – there may be more space than you need.
Information
• The exam is comprised of three papers worth 40 marks each. Section A: Organs and systems (Biology). Section B: Properties and uses of substances (Chemistry). Section C: Thermal physics, materials and fluids (Physics).
• The total mark for this exam is 120.
• The marks for each question are shown in brackets – use this as a guide as to how much time to spend on each question.
• The formulae sheet can be found at the back of this paper.
Advice
• Read each question carefully before you start to answer it.
• Try to answer every question.
• Check your answers if you have time at the end.
You must have:A calculator and ruler
31627H/1PWednesday 6 June 2018 – MorningTime: 50 minutes
Applied ScienceUnit 5: Principles and Applications of Science IIPhysicsTHERMAL PHYSICS, MATERIALS AND FLUIDS
Pearson BTEC Level 3 Diploma
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*P61076A0216*2
Answer ALL questions. Write your answers in the spaces provided.
Some questions must be answered with a cross in a box . If you change your mind about an answer, put a line through the box and then mark your new answer with a cross .
1 (a) (i) Work is done on a box when it is lifted from the floor onto a shelf.
Which of these is the same as the work done on the box?(1)
A distance moved by the box
B energy transferred to the box
C force applied to the box
D time taken to move the box
(ii) The box exerts pressure on the shelf.
Identify the unit of pressure.(1)
A kg
B kg m-2
C N
D N m-2
(b) An electric drill has a power output of 0.4 kW.
Give the power output of the drill in watts.(1)
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(Total for Question 1 = 3 marks)
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*P61076A0316* Turn over
3
2 Figure 1 shows water flowing through part of a water pipe that narrows.
X Ydirection ofwater flow
Figure 1
The pressure and velocity of the water flow are measured at point Y and point X.
(a) Which pair of statements is correct for the velocity and pressure at Y compared to X?
(1) the velocity at Y the pressure at Y compared to X is compared to X is
A higher higher
B higher lower
C lower lower
D lower higher
(b) Motor car engines use oil as a lubricant to reduce friction.
The oil needs to reach all parts of the engine to coat all the moving parts.
As the temperature of oil increases it becomes less viscous.
(i) Explain the effects of low temperature on how well the oil acts as a lubricant.(2)
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(ii) Explain the effects of high temperature on how well the oil acts as a lubricant.(2)
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(Total for Question 2 = 5 marks)
![Page 37: Level 3 Diploma Applied Science - GCSE Exams Preparation€¦ · Unit 5: Principles and Applications of Science II Biology ORGANS AND SYSTEMS Pearson BTEC Level 3 Diploma. 2 *P61074A0216*](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062219/6028b636c86fac53a4471659/html5/thumbnails/37.jpg)
*P61076A0516* Turn over
5
3 (a) (i) A kettle is full of water.
The kettle uses 497 000 J of energy to raise the temperature of the water from 20 °C to 100 °C.
Show that the mass of water in the kettle is approximately 1.5 kg.
Use the equation Q = mc∆T
Specific heat capacity of water = 4200 J kg-1 °C-1
Show your working.(3)
mass of water = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .kg
(ii) The kettle does not switch off when the water starts to boil.
The kettle continues supplying thermal energy until all 1.5 kg of water has boiled away at the same temperature of 100 °C.
Calculate the amount of energy needed to vapourise 1.5 kg of water in the kettle.
Use the equation Q = ΔmL
Specific latent heat of vapourisation of water is 2.26 x 106 J kg-1
Show your working.(2)
energy needed.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .J
![Page 38: Level 3 Diploma Applied Science - GCSE Exams Preparation€¦ · Unit 5: Principles and Applications of Science II Biology ORGANS AND SYSTEMS Pearson BTEC Level 3 Diploma. 2 *P61074A0216*](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062219/6028b636c86fac53a4471659/html5/thumbnails/38.jpg)
*P61076A0616*6
(b) (i) A technician heats a metal plate made from cast iron. After a few minutes the temperature of the metal plate is constant when it reaches thermal equilibrium.
Describe what is meant by the term thermal equilibrium.(2)
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(ii) The cast iron plate has a high thermal capacity.
Describe what is meant by the term thermal capacity.(2)
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(Total for Question 3 = 9 marks)
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*P61076A0716* Turn over
7
4 (a) (i) State the law of conservation of energy. (1)
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The first law of thermodynamics can be stated as
Q = ∆U + W
(ii) State what is meant by the term W.(1)
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*P61076A0816*8
(b) (i) A student uses the foot pump shown in Figure 2 to inflate a bicycle tyre.
Barrel
Figure 2
The temperature of the air in the barrel increases as the tyre is pumped up.
The friction in the pump is negligible.
Explain why the temperature of the air in the barrel increases.(4)
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*P61076A0916* Turn over
9
(ii) The barrel of the pump has a volume of 3.8 x10-4 m3.
The temperature of the air in the pump is 303 K and exerts a pressure of 2.5 x 105 Pa on the walls of the pump.
Calculate, using the ideal gas equation, the number of molecules of air that are present in the barrel of the pump.
Boltzmann constant k = 1.38 × 10-23 m2 kg s-2 K-1
Show your working.(3)
number of molecules = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(Total for Question 4 = 9 marks)
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*P61076A01016*10
5 (a) In the manufacture of cars, steel is pressed into panels of different shapes.
Which property of the steel allows the sheets to be pressed into different shapes?(1)
A brittleness
B hardness
C malleability
D strength
(b) Car electrical systems use copper.
Copper is described as being ductile.
Explain the term ductile.(3)
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*P61076A01116* Turn over
11
(c) Steel bolts are used to hold the engine of a car in place.
One of the steel bolts is stress tested.
(i) The length of the bolt is 10.0 cm before testing.
During the test when the work done on the bolt is 100 J, its length is 10.4 cm.
Calculate the force applied to the bolt when its length is 10.4 cm.
Use the equation
work done in stretching = ½ F ∆x
Show your working.(4)
force applied = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .N
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(ii) Figure 3 shows the data from the stress test of the steel bolt.
A B
C
O Strain
Stress (Pa)
Figure 3
Explain the behaviour of the steel between points:
- O to A
- B to C. (6)
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(Total for Question 5 = 14 marks)
TOTAL FOR PAPER = 40 MARKS TOTAL FOR EXAM = 120 MARKS
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Formulae SheetFormula Sheet
Mechanics
Work
Work done by a gas
Efficiency
Efficiency for heat engines
Maximum theoretical efficiency
Thermodynamics
Ideal gas equation
First law of thermodynamics
Specific heat capacity
Specific latent heat
Materials
Density
Young modulus
Hooke’s law
Work done in stretching/ compressing a
wire/spring
∆𝑊𝑊𝑊𝑊 = 𝐹𝐹𝐹𝐹∆𝐹𝐹𝐹𝐹
∆𝑊𝑊𝑊𝑊 = 𝑝𝑝𝑝𝑝∆𝑝𝑝𝑝𝑝
efficiency = useful energy output
total energy input
efficiency = 1 − 𝑄𝑄𝑄𝑄𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑄𝑄𝑄𝑄𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖
efficiency = 1 − 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑐𝑐𝑐𝑐𝑇𝑇𝑇𝑇𝐻𝐻𝐻𝐻
pV = NkT
Q = ∆U + W
Q = mc∆T
Q = mL
𝜌𝜌𝜌𝜌 =𝑚𝑚𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝
𝐸𝐸𝐸𝐸 = stress strain
stress = F A
strain = Δ𝓍𝓍𝓍𝓍 𝐿𝐿𝐿𝐿
F = k∆𝓍𝓍𝓍𝓍
∆E = 1 2
F∆𝓍𝓍𝓍𝓍
∆E = 1 2𝑘𝑘𝑘𝑘(∆𝐹𝐹𝐹𝐹)2
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