Amaldi L’Amaldi 2.0 CAPITOLO 15 La termodinamica
Test
1 La costante di Boltzmann kB è:
A il rapporto fra la costante dei 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 prodotto fra la temperatura assoluta del 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 3
K kB B T 3
2 K kB C T 2
3 kB
K D T 2
3K kB
3 Dalla relazione che lega la temperatura assoluta T di un oggetto all’energia cinetica media delle sue molecole si deduce che:
A T può assumere sia valori negativi sia valori positivi.
B T non può assumere valori negativi.
C T è sempre minore di 273 K.
D T è sempre maggiore della costante di Boltzmann.
4 L’energia interna U di un gas è data dalla somma:
A dell’energia cinetica (positiva) e dell’energia potenziale (positiva) delle sue molecole.
B dell’energia cinetica (positiva) e dell’energia potenziale (negativa) delle sue molecole.
C dell’energia cinetica (negativa) e dell’energia potenziale (positiva) delle sue molecole.
D dell’energia cinetica (negativa) e dell’energia potenziale (negativa) delle sue molecole.
5 Le variabili termodinamiche di un gas perfetto sono:
A pressione, volume e temperatura.
B temperatura, pressione e massa.
C massa, volume e pressione.
D volume, temperatura e massa.
6 L’energia interna è una funzione di stato:
A per ogni sistema termodinamico.
B solo per i gas perfetti.
C solo per i sistemi termodinamici che scambiano energia sotto forma di calore.
D solo per i sistemi termodinamici che scambiano energia sotto forma di lavoro.
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7 Il principio zero della termodinamica:
A stabilisce le condizioni perché si realizzi l’equilibrio chimico e meccanico fra due corpi a contatto.
B afferma che un sistema è in equilibrio termodinamico quando la temperatura è uniforme in tutto il sistema.
C consente di determinare lo zero della scala Kelvin.
D permette di stabilire quando due oggetti hanno la stessa temperatura.
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 positivo se entra nel sistema e il lavoro è negativo se è fatto dal sistema.
C il calore è negativo se entra nel sistema e il lavoro è positivo se è fatto dal sistema.
D il calore è negativo 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 dei volumi nel diagramma pressione-volume.
B l’asse dei volumi nel diagramma temperatura-volume.
C l’asse delle pressioni nel diagramma pressione-volume.
D l’asse delle temperature nel diagramma temperatura-volume.
10 Il secondo principio della termodinamica afferma l’impossibilità di:
A trasformare, come unico risultato, il calore in lavoro.
B trasformare, come unico risultato, il lavoro in calore.
C trasformare completamente calore e lavoro in energia meccanica.
D conservare l’energia in una trasformazione ciclica.
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 unico, freddo, caldo.
B unico, caldo, freddo.
C principale, freddo, caldo.
D principale, caldo, freddo.
12 Per calcolare il rendimento di una macchina termica reale:
A basta conoscere il lavoro compiuto e il calore prelevato dalla sorgente più calda in un ciclo.
B basta conoscere la temperatura di una delle sorgenti e il calore ceduto alla sorgente più fredda in un ciclo.
C basta conoscere il lavoro compiuto in un ciclo e la temperatura della sorgente da cui preleva il calore.
D è necessario conoscere il lavoro compiuto, il calore prelevato e il calore ceduto 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 3,3 10–27 kg.
2 Un gas reale assorbe calore e si espande. Nell’espansione compie un lavoro di 670 J e aumenta la sua energia interna di 185 J.
Calcola quanto calore ha assorbito.
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3 Una mole di gas perfetto si espande alla pressione costante di 1,20 105 Pa passando da 22,5 L a 27,3 L. Nel corso dell’espansione il gas assorbe 180 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 1800 J alla sorgente fredda.
Calcola il rendimento della macchina.
Sapendo che la macchina compie 140 cicli al minuto, calcolane la potenza.
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