COMPITO DI FISICA classe 4 G 16 maggio 2017 Come sempre, chiedo di accompagnare lo svolgimento degli esercizi con spiegazioni adeguate. costante dei gas 8,314

(1)

COMPITO DI FISICA classe 4 G

16 maggio 2017

Come sempre, chiedo di accompagnare lo svolgimento degli esercizi con spiegazioni adeguate.

costante dei gas 8, 314

_mol·K^J

1. Una mole di gas perfetto biatomico posto inizialmente a V

₁

= 12 litri e p

1

= 3 · 10

⁵

Pa subisce una trasformazione ciclica costituita da una espansione isobara fino ad un volume V

₂

= 2V

1

, un raffreddamento a volume costante fino a T

₃

= T

₁

ed infine una trasformazione isoterma fino allo stato iniziale.

(a) rappresenta il ciclo su un piano p −V ; (b) calcola i parametri termodinamici dei tre stati:

STATO 1 STATO 2 STATO 3 p

V T (a) calcola il lavoro fatto in un ciclo;

(b) calcola il rendimento su un ciclo.

2. Una certa quantità di gas perfetto monoatomico, pari a 4, 82 moli, si trova nello stato iniziale A (p

_A

= 6 bar e V

_A

= 40 litri). Il gas può essere portate allo stato C, avente pressione e volume raddoppiati, attraverso due percorsi diversi:

• una trasformazione isobara fino a uno stato B e una isocora fino a C;

• una trasformazione isocora fino a uno stato D e una isobara fino a C.

Calcola:

(a) la temperatura negli stati A, B,C, D;

(b) il lavoro eseguito dal gas, il calore assorbito e la variazione di energia interna per il percorso ABC;

(c) il lavoro eseguito dal gas, il calore assorbito e la variazione di energia interna per il percorso ADC.

3. Una massa m = 0, 05 g di un certo gas è confinata dentro un contenitore avente volume 0, 25dm

³

. La velocità quadratica media delle sue particelle è 450

^m_s

.

(a) calcola la pressione del gas;

(b) se si aumenta il volume del 10% mediante una trasformazione isobara, qual è la variazione percentuale della velocità quadratica media delle molecole?

4. Un gas ideale monoatomico è contenuto in un cilindro, con pistone mobile, senza attrito, di sezione S = 0, 1m

²

. Sopra il pistone è posta una massa m = 500 kg, la pressione esterna è quella atmosferica. Il gas può scambiare calore solo con una sorgente di calore alla temperatura T

₁

= 290 K, con la quale è posto in contatto termico. In queste condizioni il volume del gas è V

₁

= 2·dm

³

COMPITO DI FISICA classe 4 G 16 maggio 2017 Come sempre, chiedo di accompagnare lo svolgimento degli esercizi con spiegazioni adeguate. costante dei gas 8,314

COMPITO DI FISICA classe 4 G

16 maggio 2017

Come sempre, chiedo di accompagnare lo svolgimento degli esercizi con spiegazioni adeguate.

costante dei gas 8, 314

1. Una mole di gas perfetto biatomico posto inizialmente a V

= 12 litri e p

= 3 · 10

Pa subisce una trasformazione ciclica costituita da una espansione isobara fino ad un volume V

= 2V

, un raffreddamento a volume costante fino a T

= T

ed infine una trasformazione isoterma fino allo stato iniziale.

(a) rappresenta il ciclo su un piano p −V ; (b) calcola i parametri termodinamici dei tre stati:

STATO 1 STATO 2 STATO 3 p

V T (a) calcola il lavoro fatto in un ciclo;

(b) calcola il rendimento su un ciclo.

2. Una certa quantità di gas perfetto monoatomico, pari a 4, 82 moli, si trova nello stato iniziale A (p

= 6 bar e V

= 40 litri). Il gas può essere portate allo stato C, avente pressione e volume raddoppiati, attraverso due percorsi diversi:

• una trasformazione isobara fino a uno stato B e una isocora fino a C;

• una trasformazione isocora fino a uno stato D e una isobara fino a C.

Calcola:

(a) la temperatura negli stati A, B,C, D;

(b) il lavoro eseguito dal gas, il calore assorbito e la variazione di energia interna per il percorso ABC;

(c) il lavoro eseguito dal gas, il calore assorbito e la variazione di energia interna per il percorso ADC.

3. Una massa m = 0, 05 g di un certo gas è confinata dentro un contenitore avente volume 0, 25dm

. La velocità quadratica media delle sue particelle è 450

.

(a) calcola la pressione del gas;

(b) se si aumenta il volume del 10% mediante una trasformazione isobara, qual è la variazione percentuale della velocità quadratica media delle molecole?

4. Un gas ideale monoatomico è contenuto in un cilindro, con pistone mobile, senza attrito, di sezione S = 0, 1m

. Sopra il pistone è posta una massa m = 500 kg, la pressione esterna è quella atmosferica. Il gas può scambiare calore solo con una sorgente di calore alla temperatura T

= 290 K, con la quale è posto in contatto termico. In queste condizioni il volume del gas è V

= 2·dm

. Si porta il gas in contatto termico con una seconda sorgente alla temperatura T

= 490 K. Calcola:

(a) di quanto si sposta il pistone;

(b) il lavoro compiuto dal gas;

(c) il calore ceduto dalla seconda sorgente.