T - Istituto Fermi Polo Montale

Supponiamo che il gas contenuto nel collo di una bottiglia di spumante abbia una pressione di 5,0 bar e una
temperatura di 5⁰C. Stappando la bottiglia, il gas subisce un’espansione adiabatica finché la sua pressione diventa pari a
quella atmosferica (1,0 bar). Per il gas in questione (soprattutto anidride carbonica) il coefficiente di dilatazione
adiabatica è γ = 1,33 . Determinare la temperatura finale del gas.
Una macchina termica lavora tra una sorgente fredda costituita da una miscela di acqua e ghiaccio a temperatura
T1=273K e una sorgente a temperatura T2=373 K, con un rendimento η = 0,2. La massa di ghiaccio che si scioglie in un
ciclo è 0,17 g.
Determinare:
• il lavoro prodotto dalla macchina (Calore latente di fusione del ghiaccio: 333⋅10³J /Kg)
• il rendimento massimo della macchina, nel caso se lavorasse con trasformazioni reversibili
Domande tratte dalle verifiche 2007 (per la maggior parte viste in classe):
1) Enunciare il primo principio della termodinamica e commentare brevemente (max 4 righe)
2) Cosa si intende per rendimento di una macchina termica ?
Quale è il rendimento massimo che può essere raggiunto da una macchina termica che lavora tra le temperature T1 e
T2 , con T2 > T1
? In quale caso questo valore viene raggiunto ?
3) Cosa si intende per trasformazione adiabatica ?
Un gas perfetto monoatomico ( γ =
5
) che si trova alla pressione di 1 atmosfera e occupa un volume di 10 litri
3
subisce un’espansione adiabatica reversibile fino a dimezzare la pressione. Quale è il volume finale del gas ?
4) Un gas perfetto che subisce un’espansione dal volume V A al volume VB , diminuirà maggiormente la sua
temperatura:
a) se la trasformazione è adiabatica
b) se la trasformazione è isoterma
c) se la trasformazione è isobara
Motivare brevemente e disegnare le tre trasformazioni sul piano Pressione-Volume (le tre trasformazioni sullo stesso
grafico).
5) Enunciare il secondo principio della termodinamica in una delle sue formulazioni. Commentare brevemente. (max 5
righe)
6) Descrivere brevemente un ciclo di Carnot (max 5 righe). Disegnarlo nel piano Pressione-Volume.
7) Una macchina compie cicli irreversibili operando tra una sorgente fredda alla temperatura T1 = 300 K e una calda
alla temperatura
T2 = 600 K . Ad ogni ciclo la macchina assorbe una quantità di calore Q2 = 3000 J e produce
un lavoro L = 800 J .
Quale è il rendimento della macchina ? Quanto calore è ceduto in un ciclo alla sorgente fredda ?
Quale è il rendimento di una macchina termica reversibile che lavora con sorgenti alle stesse temperature ?