Amaldi L’Amaldi 2.0 CAPITOLO 15 La termodinamica
Test
1 La costante di Boltzmann kB è:
A il prodotto fra la temperatura assoluta del gas e il numero di Avogadro.
B il prodotto fra la costante dei gas e il numero di Avogadro.
C il rapporto fra il numero di Avogadro e la temperatura assoluta del gas.
D il rapporto fra la costante dei gas e il numero di Avogadro.
2 Quale fra le seguenti relazioni esprime il legame fra la temperatura assoluta T di un gas perfetto monoatomico e l’energia cinetica media K delle sue molecole?
A T 2 3K kB B T 3
2 K kB C T 2
3 K kB D T 2
3 kB
K
3 Dalla relazione che lega la temperatura assoluta T di un oggetto all’energia cinetica media delle sue molecole si deduce che:
A T è sempre minore di 273 K.
B T può assumere sia valori negativi sia valori positivi.
C T non può assumere valori negativi.
D T è sempre maggiore della costante di Boltzmann.
4 L’energia interna U di un gas è data dalla somma:
A dell’energia potenziale (negativa) e dell’energia cinetica (positiva) delle sue molecole.
B dell’energia potenziale (positiva) e dell’energia cinetica (positiva) delle sue molecole.
C dell’energia potenziale (negativa) e dell’energia cinetica (negativa) delle sue molecole.
D dell’energia potenziale (positiva) e dell’energia cinetica (negativa) delle sue molecole.
5 Le variabili termodinamiche di un gas perfetto sono:
A massa, pressione e temperatura.
B volume, massa e pressione.
C temperatura, volume e pressione.
D temperatura, volume e massa.
6 L’energia interna è una funzione di stato:
A solo per i gas perfetti.
B solo per i sistemi termodinamici che scambiano energia sotto forma di calore.
C solo per i sistemi termodinamici che scambiano energia sotto forma di lavoro.
D per ogni sistema termodinamico.
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7 Il principio zero della termodinamica:
A afferma che un sistema è in equilibrio termodinamico quando la temperatura è uniforme in tutto il sistema.
B permette di stabilire quando due oggetti hanno la stessa temperatura.
C stabilisce le condizioni perché si realizzi l’equilibrio chimico e meccanico fra due corpi a contatto.
D consente di determinare lo zero della scala Kelvin.
8 Il primo principio della termodinamica si enuncia mediante l’equazione U = Q – W se si accettano le seguenti convenzioni:
A il calore è positivo se entra nel sistema e il lavoro è positivo se è fatto dal sistema.
B il calore è negativo se entra nel sistema e il lavoro è positivo se è fatto dal sistema.
C il calore è negativo se entra nel sistema e il lavoro è negativo se è fatto dal sistema.
D il calore è positivo se entra nel sistema e il lavoro è negativo se è fatto dal sistema.
9 Il lavoro totale compiuto da un gas in una data trasformazione è uguale all’area compresa tra il grafico della trasformazione e
A l’asse delle pressioni nel diagramma pressione-volume.
B l’asse delle temperature nel diagramma temperatura-volume.
C l’asse dei volumi nel diagramma pressione-volume.
D l’asse dei volumi nel diagramma temperatura-volume.
10 Il secondo principio della termodinamica afferma l’impossibilità di:
A conservare l’energia in una trasformazione ciclica.
B trasformare, come unico risultato, il calore in lavoro.
C trasformare, come unico risultato, il lavoro in calore.
D trasformare completamente calore e lavoro in energia meccanica.
11 Scegli l’opzione che completa in modo corretto l’enunciato alternativo del secondo principio della termodinamica: è impossibile realizzare una trasformazione il cui
……… risultato sia quello di fare passare calore da un corpo più
……… a uno più ………
A principale, freddo, caldo B principale, caldo, freddo C unico, freddo, caldo D unico, caldo, freddo
12 Per calcolare il rendimento di una macchina termica reale:
A è necessario conoscere il lavoro compiuto, il calore prelevato e il calore ceduto in un ciclo.
B basta conoscere il lavoro compiuto in un ciclo e la temperatura della sorgente da cui preleva il calore.
C basta conoscere il lavoro compiuto e il calore prelevato dalla sorgente più calda in un ciclo.
D basta conoscere la temperatura di una delle sorgenti e il calore ceduto alla sorgente più fredda in un ciclo.
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Problemi
1 Calcola l’energia cinetica media delle molecole di un gas perfetto alla temperatura di 130 °C, formato da molecole puntiformi di massa 13,2 10–27 kg.
2 Un gas reale assorbe calore e si espande. Nell’espansione compie un lavoro di 570 J e diminuisce la sua energia interna di 385 J.
Calcola quanto calore ha assorbito.
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3 Una mole di gas perfetto si espande alla pressione costante di 1,40 105 Pa passando da 22,3 L a 27,8 L. Nel corso dell’espansione il gas assorbe 190 cal.
Calcola:
il lavoro fatto dal gas.
la variazione di energia interna del gas.
4 Una macchina termica compie il ciclo rappresentato nel grafico. In ogni ciclo cede 2000 J alla sorgente fredda.
Calcola il rendimento della macchina.
Sapendo che la macchina compie 100 cicli al minuto, calcolane la potenza.
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