scient4a cicloterm-22-5-2013

4 scientifico a
22 maggio 2013 termodinamica
1. Enunciare il primo principio della termodinamica . (3 righe)
2. Una quantità di 8 grammi di gas elio (MM = 4 g, monoatomico), si trova alla
temperatura To = 27° C e occupa un volume Vo = 24,6 litri. Subisce una
trasformazione isobara e il suo volume diventa V1 = 123 litri.
 Rappresentare la trasformazione.
 Calcolare la temperatura finale e la pressione del gas.
 Calcolare il calore assorbito, il lavoro compiuto e la variazione di energia interna.
 Calcolare la velocità media con cui si muove una singola particella del gas quando è
nello stato iniziale e poi quando è nello stato finale.
3. Il grafico seguente rappresenta il ciclo termodinamico, di una macchina termica che
utilizza un gas monoatomico, costituito da n = 4 moli.
P ( Pa)
B
3,6∙105
C
1,2∙105
A
0,08
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
D
0,16
0,48
V (m3)
Dire quali trasformazioni costituiscono il ciclo, partendo da A, fino a ritornare in A .
Calcolare la temperatura in ogni stato ( A, B, C, D).
Calcolare il lavoro in ogni trasformazione.
Calcolare il calore scambiato in ogni trasformazione.
Quanto calore Q2 assorbe il gas ?
Qual è il lavoro utile L?
Qual è il rendimento del ciclo?
Se fosse un ciclo di Carnot che utilizza le temperature estreme TA e TC , che
rendimento avrebbe questa macchina termica?
Costanti utili: R = 8,31 J/molK; 0,082 atm litri/molK; No = 6,02 · 1023 particelle/mol;
1 atm = 1,013 ∙105 Pa;
cp = 5/2 R J/molK ; cv = 3/2 R J/molK
Lavoro in una isoterma = nRT ln(Vf / Vi).
1 cal = 4,186 J