4S_fisica_principitermodinamica

Liceo Scientifico ‘A. Volta’
Prova di Fisica (primo e secondo principio della termodinamica)
tempo a disposizione: 1h
anno scolastico 2016/2017
Data: 29 ottobre 2016 - Alunno: _______________________________________
classe: 4°D
Esercizio 1
Per portare una mole di gas perfetto monoatomico da uno stato iniziale caratterizzato dai valori
(V,T) di volume e temperatura a uno stato finale caratterizzato dai valori (2V,T) possono essere
utilizzati due diversi processi:
a) una espansione isoterma
b) una espansione isobara dallo stato (V, T) allo stato (2V,T’) seguita da una trasformazione isocora
per riportare il sistema alla temperatura T.
Rappresenta su due piani cartesiani p su V i due processi, quindi nel caso T = 300 K determinare il
lavoro, il calore e la variazione di energia interna di entrambi i processi..
Esercizio 2
Un gas perfetto monoatomico compie una trasformazione descritta nel piano P su V da una retta
AB. Lo stato iniziale A è caratterizzato dalla pressione P A= 4.104 Pa e dal volume VA= 2 m3,
mentre lo stato finale B e caratterizzato da pressione e volume dimezzati rispetto ai valori iniziali.
Calcolare il lavoro, la variazione di energia interna e il calore e scrivere un breve bilancio delle
trasformazioni di energia che si sono verificate.
Esercizio 3
Una mole di un gas ideale monoatomico esegue
il ciclo indicato in figura.
Sapendo che
VA= 20 dm3, VB = 60 dm3, pA= 2∙105 Pa,
determinare il rendimento del ciclo e il
rendimento teorico massimo.
Esercizio 4
Una macchina di Carnot opera fra due sorgenti a temperature rispettivamente di −15°C e 230°C.
Durante un ciclo, la macchina compie un lavoro di 1,7∙103 J. Calcola il rendimento della macchina,
il calore prelevato dalla sorgente più calda e il calore ceduto alla sorgente più fredda.
Esercizio 5
In una cella frigorifera, con una macchina avente coefficiente di prestazione 3,4, in un certo
intervallo di tempo 4 kg di ghiaccio (calore specifico = 2090 J/kgK) vengono portati da −5 ℃ a − 18℃.
Determina il calore ceduto all’ambiente esterno in quell’intervallo di tempo.