ESERCIZI DI FISICA 1. Un gas ideale monoatomico, di volume iniziale V0

ESERCIZI DI FISICA

1. Un gas ideale monoatomico, di volume iniziale V ₀ = 10 ⁻² m ³ alla temperatura T ₀ = 20°C viene compresso fino alla pressione P ₁ = 2 · 10 ³ Pa, che viene mantenuta costante. Una volta raggiunto l’equilibrio, la temperatura del gas è aumentata di 80°C ed il volume è diventato V 1 = ^V ₁₀

. Determinare la quantita di calore scambiata dal gas con l’ambiente esterno.

2. Una macchina termica esegue cicli di Stirling reversibili, ovvero cicli formati da due trasformazioni isoterme e due isocore; la sostanza termometrica è costituita da 2 moli di gas perfetto. Le trasformazioni isoterme avvengono alle temperature di due sorgenti esterne di calore: T ₁ = 500K e T 2 = 350K. Durante un ciclo, dalla sorgente a temperatura maggiore viene assorbita una quantità di calore pari a 4, 0 kJ.

(a) mostrare che il calore assorbito durante la fase di riscaldamento è uguale a quello ceduto durante il raffred- damento,

(b) trovare il lavoro eseguito in un ciclo e calcolare il rendimento

(c) calcolare il rapporto tra il valore iniziale e il valore finale del volume durante ogni trasformazione isotermica.

(d) calcolare il rapporto tra valore iniziale e finale della pressione durante ciascuna trasformazione isocora.

(e) disegnare con accuratezza il ciclo termodinamico nel piano (P,V ) tenendo conto delle relazioni trovate tra i volumi e le pressioni.

3. Un recipiente di volume V = 10l contiene azoto (biatomico) alla temperatura di 20 ^◦ C e alla pressione di 2atm.

Facendo uso della teoria cinetica dei gas perfetti calcolare la velocità quadratica media delle molecole del gas e l’energia interna del gas.

4. Una mole di gas ideale monoatomico inizialmente in uno stato A con volume V ₀ e pressione P ₀ a T = 300K è sottoposto al seguente ciclo termodinamco:

Calcola il lavoro compiuto e il calore scambiato in questo ciclo.