FLUIDI
Fisica - M. Obertino
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STATI DI AGGREGAZIONE DELLA
MATERIA
I diversi stati di aggregazione della materia dipendono
dalle forze di legame interatomiche o intermolecolari.
SOLIDI hanno volume e forma propi
F
L
U
I
D
I
LIQUIDI hanno volume proprio ma assumono la forma del
recipiente che li contiene
GAS non hanno nè volume nè forma propri
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DENSITA’ E PESO SPECIFICO
o Densità
m
d
V
dACQUA 103
>> Unita’ di misura nel S.I. kg/m3
>> Unita’ di misura nel C.G.S. g/cm3
kg
g
1
m3
cm 3
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DENSITA’ E PESO SPECIFICO
o Densità
m
d
V
dACQUA 103
kg
g
1
m3
cm 3
>> Unita’ di misura nel S.I. kg/m3
>> Unita’ di misura nel C.G.S. g/cm3
o Peso specifico
P
PS d g
V
>> Unita’ di misura nel S.I. N/m3
(C.G.S. dyn/cm3)
kg
2
3 N
(P
S )ACQUA dACQUA g 10 m 3 9.8m /s 9.8 10 m 3
3
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PRESSIONE
Pressioni
F
FN
P
A
>> Unita’ di misura nel S.I. Pa (Pascal)
>> Unita’ di misura nel C.G.S. Ba (baria) = dyn/cm²
N kg m 1
kg
P Pa 2 2 2
m
s
m
m s2
1 Baria = 0.1 Pa
Unità di misura pratiche:
mmHg o torr (760 mmHg = 1.013105 Pa)
atm (1 atm = 1.013105 Pa)
FN
A
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Esercizio
Il candidato immagini di dividere una pressione (a numeratore)
per una forza(a denominatore). Cosa ottiene?
[a] Una superficie
[b] Il reciproco di una superficie
[c] Una lunghezza
[d] Una potenza
[e] Un’energia
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Esercizio
Il candidato immagini di dividere una pressione (a numeratore)
per una forza(a denominatore). Cosa ottiene?
[a] Una superficie
[b] Il reciproco di una superficie
[c] Una lunghezza
[d] Una potenza
[e] Un’energia
p F /S 1
F
F
S
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PRINCIPIO DI PASCAL
La pressione esterna esercitata su un punto della superficie
limite di un fluido si trasmette inalterata in ogni punto del fluido ed
in tutte le direzioni
Es: elevatore idraulico
POUT PIN
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PRINCIPIO DI PASCAL
La pressione esterna esercitata su un punto della superficie
limite di un fluido si trasmette inalterata in ogni punto del fluido ed
in tutte le direzioni
Es: elevatore idraulico
POUT PIN
FOUT FIN
AOUT AIN
FOUT
AOUT
FIN
AIN
La forza FIN applicata al pistone piccolo causa una forza molto
grande FOUT sul pistone più grande.
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PRESSIONE IDROSTATICA
Pressione esercitata da una colonna di fluido di densità
altezza h sulla sua base
P dgh
h
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LEGGE DI STEVINO
Pressione totale che agisce ad una profondità h all’interno di
un fluido è pari a
p p0 dgh
p0
s
h
dove p0 è la pressione che agisce sulla
superficie libera del fluido
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PRESSIONE ATMOSFERICA
Pressione della colonna di aria che ci sovrasta di altezza
quindi pari all’altezza dell’atmosfera
PATM = 1.013105 Pa
= 760 mmHg
= 1 atm
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Esercizio
Quale delle seguenti colonne di acqua esercita sul fondo una
pressione maggiore?
[a] h=1m; S=2cm2
[b] h=0.8m; S=0.1cm2
[c] h=1.4m; V=3cm3
[d] h=2m; S=1cm2
[e] la risposta non si puo’ dare se non si conosce la massa di acqua
contenuta nelle colonne
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Esercizio
Quale delle seguenti colonne di acqua esercita sul fondo una
pressione maggiore?
[a] h=1m; S=2cm2
[b] h=0.8m; S=0.1cm2
[c] h=1.4m; V=3cm3
[d] h=2m; S=1cm2
[e] la risposta non si puo’ dare se non si conosce la massa di acqua
contenuta nelle colonne
P dgh
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Esercizio
Sono dati due recipienti di forma e volume diversi e riempiti
con uno stesso tipo di liquido. Sulla superficie libera dei due
recipienti si esercita la stessa pressione atmosferica. Se nei due
recipienti si raggiunge la stessa altezza di liquido rispetto alle
rispettive superficie di fondo (piane e orizzontali), in quale di
essi la pressione sul fondo sarà maggiore?
[a] In quello che contiene un maggior volume di liquido
[b] In quello che ha una maggiore superficie libera
[c] In entrambi i recipienti la pressione sul fondo sarà uguale
[d] In quello che ha una maggiore superficie di fondo
[e] In quello che ha una minore superficie di fondo
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Esercizio
Sono dati due recipienti di forma e volume diversi e riempiti
con uno stesso tipo di liquido. Sulla superficie libera dei due
recipienti si esercita la stessa pressione atmosferica. Se nei due
recipienti si raggiunge la stessa altezza di liquido rispetto alle
rispettive superficie di fondo (piane e orizzontali), in quale di
essi la pressione sul fondo sarà maggiore?
[a] In quello che contiene un maggior volume di liquido
[b] In quello che ha una maggiore superficie libera
[c] In entrambi i recipienti la pressione sul fondo sarà uguale
[d] In quello che ha una maggiore superficie di fondo
[e] In quello che ha una minore superficie di fondo
P dgh
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Esercizio
Un sommozzatore si immerge raggiungendo la pressione di
350 kPa. La profondità raggiunta è
[a] 5m
[b] 15m
[c] 25m
[d] 35m
[e] 45m
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Esercizio
Un sommozzatore si immerge raggiungendo la pressione di
350 kPa. La profondità raggiunta è
[a] 5m
[b] 15m
[c] 25m
[d] 35m
[e] 45m
La pressione che agisce su un sub alla profondità h è:
p dgh pa
dgh p pa
p pa
h
dg
(350 100) 10 3 Pa
h
25m
2
3
3
9.8m /s 10 kg/m
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Esercizio
Si consideri un liquido in condizioni statiche e si supponga
nulla la pressione sulla sua superficie libera. Quale delle
seguenti affermazioni è errata?
[a] La pressione ad una profondità h è direttamente proporzionale ad h
[b] La pressione ad una profondità h non dipende da h ma dalla
distanza tra il punto preso in considerazione e il fondo del recipiente
[c] Sulla Luna la pressione ad una profondità h sarebbe diversa
[d] La pressione cambia se varia la densità del liquido
[e] Misurare la pressione in mmHg significa dare la misura dell’altezza
della colonna di mercurio alla cui base viene esercitata la pressione
in questione; per avere la pressione occorre moltiplicare tale valore
per la densità del mercurio e per g
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Esercizio
Si consideri un liquido in condizioni statiche e si supponga
nulla la pressione sulla sua superficie libera. Quale delle
seguenti affermazioni è errata?
[a] La pressione ad una profondità h è direttamente proporzionale ad h
[b] La pressione ad una profondità h non dipende da h ma dalla
distanza tra il punto preso in considerazione e il fondo del recipiente
[c] Sulla Luna la pressione ad una profondità h sarebbe diversa
[d] La pressione cambia se varia la densità del liquido
[e] Misurare la pressione in mmHg significa dare la misura dell’altezza
della colonna di mercurio alla cui base viene esercitata la pressione
in questione; per avere la vera pressione occorre moltiplicare tale
valore per la densità del mercurio e per g
Patm dgh 13.6103 kg/m 3 9.8 m /s2 0.76 m 101.3103 Pa 1.013105 Pa
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IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE
Ogni corpo totalmente o parzialmente immerso in un fluido
riceve una spinta dal basso verso l'alto, uguale al peso del
volume del fluido spostato.
La spinta di Archimede è una forza
SA
SA dFLUIDOVIMM g
m
P
VIMM = volume del corpo immerso
nel fluido
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IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE
P m g dCORPOVg
SA
P
SA dFLUIDOVg
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IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE
P m g dCORPOVg
SA
P
SA dFLUIDOVg
R SA P dFLUIDOVg dCORPOVg
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IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE
P m g dCORPOVg
SA
P
SA dFLUIDOVg
R SA P dFLUIDOVg dCORPOVg
dCORPO < dFLUIDO corpo va a galla
R (dFLUIDO dCORPO
)Vg
dCORPO = dFLUIDO corpo fermo
dCORPO > dFLUIDO corpo affonda
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Esercizio
L’uomo galleggia facilmente in acqua. Questo è dovuto al
fatto che la densità del nostro corpo in unità CGS è circa:
[a] 1000
[b] 1
[c] 100
[d] 10
[e] 0.1
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Esercizio
L’uomo galleggia facilmente in acqua. Questo è dovuto al
fatto che la densità del nostro corpo in unità CGS è circa:
[a] 1000
[b] 1
[c] 100
[d] 10
[e] 0.1
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Esercizio
La spinta di Archimede NON dipende:
1) dalla densità del mezzo
2) dal peso specifico del mezzo
3) dalla profondità alla quale il corpo è immerso
4) dal volume del corpo
5) dal valore dell'accelerazione di gravità
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Esercizio
La spinta di Archimede NON dipende:
1) dalla densità del mezzo
2) dal peso specifico del mezzo
3) dalla profondità alla quale il corpo è immerso
4) dal volume del corpo
5) dal valore dell'accelerazione di gravità
SA dFLUIDOVg
PS d g
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Esercizio
Le spinte di Archimede esercitate su un pezzo di sughero
e su un pezzo di ferro di uguale volume completamente
immersi in acqua:
1) sono uguali
2) è maggiore quella del sughero
3) è maggiore quella del ferro
4) è assente per il ferro perchè va a fondo
5) Nessuna delle precedenti risposte è corretta
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Esercizio
Le spinte di Archimede esercitate su un pezzo di sughero
e su un pezzo di ferro di uguale volume completamente
immersi in acqua:
1) sono uguali
2) è maggiore quella del sughero
3) è maggiore quella del ferro
4) è assente per il ferro perchè va a fondo
5) Nessuna delle precedenti risposte è corretta
SA dFLUIDOVg
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Quesito 4 (20/7)
Un corpo ha una massa si 60 g e un volume di 50 cm3 .
Ponendolo in acqua cosa succede?
[a] Galleggia sulla superficie
[b] Affonda ma non è possibile prevedere a quale profondità
[c] Resta sospeso in prossimità della superficie
[d] Resta sospeso in un punto intermedio tra la superficie e il fondo
[e] Affonda e va ad adagiarsi sul fondo
dCORPO = 60g/(50 cm3) = 1.2 g/cm3 > dACQUA
CALORIMETRIA
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TEMPERATURA
E’ la grandezza fisica che esprime lo stato termico di un corpo ed
è legata all’agitazione termica delle molecole che lo compongono.
>> Unità di misura nel S.I. K (gradi Kelvin)
Unità di misura pratiche:
- Grado centigrado o Celsius (°C)
- Grado Fahrenheit (°F)
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SCALA CELSIUS (°C)
Attribuisce 0°C alla temperatura di fusione dell’acqua (alla patm)
e 100°C alla temperatura di ebollizione dell’acqua (alla patm).
1°C è pari alla centesima parte di questo intervallo di temperatura.
La scala Celsius è una scala centigrada.
SCALA FAHRENHEIT (°F)
9 o
T( F) T( C) 32
5
o
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TEMPERATURA ASSOLUTA
Gli esperimenti mostrano che esiste una temperatura al di sotto
della quale non è possibile raffreddare un corpo.
T= -273.15 °C zero assoluto
La scala assoluta viene definita fissando T=0 K allo zero assoluto.
La temperatura assoluta è legata a quella Celsius dalla relazione:
T(K) = T( oC) +273.15
E’ una scala centigrada.
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IL CALORE
Se due corpi in contatto termico hanno temperatura diversa il calore
fluisce da quello piu’ caldo a quello piu’ freddo, fino a quando non
raggiungono entrambi la stessa temperatura.
Il calore è energia trasferita tra oggetti a diversa temperatura.
Il calore non a è una caratteristica propria di un corpo.
Un oggetto non contiene calore ma energia! Due oggetti possono
scambiarsi calore.
Se tra due oggetti può avvenire scambio di calore sono a contatto
termico.
>> Unità di misura nel S.I.
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IL CALORE
Se due corpi in contatto termico hanno temperatura diversa il
calore fluisce da quello piu’ caldo a quello piu’ freddo, fino a
quando non raggiungono entrambi la stessa temperatura.
Il calore è energia trasferita tra oggetti a diversa temperatura.
Il calore non a è una caratteristica propria di un corpo.
Un oggetto non contiene calore ma energia! Due oggetti possono
scambiarsi calore.
Se tra due oggetti può avvenire scambio di calore sono a contatto
termico.
>> Unità di misura nel S.I. J
>> Unità di misura nel C.G.S. erg
Unità pratica: caloria
1cal = 4.186 J
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IL CALORE
Se due corpi in contatto termico hanno temperatura diversa il calore
fluisce da quello piu’ caldo a quello piu’ freddo, fino a quando non
raggiungono entrambi la stessa temperatura.
Se un corpo assorbe calore la sua temperatura aumenta.
Se un corpo cede calore la sua temperatura diminusce.
Quale legge lega il calore Q ceduto/assorbito da un
corpo alla variazione DT della sua temperatura?
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CAPACITA’ TERMICA
La capacità termica di un corpo è la quantità di calore Q
necessaria per ottenere una variazione di temperatura DT.
E’ definita come:
Q
C
DT
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Esercizio
Nel S.I. la capacità termica si misura in
[a] kcal/kg
[b] J/kg
[c] kcal/kg °C
[d] J/kg K
[e] J/K
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Esercizio
Nel S.I. la capacità termica si misura in
[a] kcal/kg
[b] J/kg
[c] kcal/kg °C
[d] J/kg K
[e] J/K
Q
C
DT
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CALORE SPECIFICO
Il calore specifico di un corpo è il rapporto tra la capacità
termica e la massa.
C
Q
c
m m DT
>> Unità di misura nel SI J/(kgK)
Sostanza
cal/(g
°C)
J/(kg°C)
Alluminio 0.22
900
Acqua
1
4186
Aria
0.24
1005
Benzina
0.54
2240
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CALORE SPECIFICO
Il calore specifico di un corpo è il rapporto tra la capacità
termica e la massa.
C
Q
c
m m DT
>> Unità di misura nel SI J/(kgK)
Quale legge lega il calore Q
Sostanza cal/(g
ceduto/assorbito da un corpo
°C)
alla variazione DT della sua Alluminio 0.22
temperatura?
Q cmDT
J/(kg°C)
900
Acqua
1
4186
Aria
0.24
1005
Benzina
0.54
2240
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Esercizio
A due corpi, alla stessa temperatura, viene fornita la stessa
quantità di calore. Al termine del riscaldamento i due corpi
avranno ancora pari temperatura se:
[a] hanno la stessa massa e lo stesso volume
[b] hanno lo stesso calore specifico e la stessa massa
[c] hanno lo stesso volume e lo stesso calore specifico
[d] il calore e' stato fornito ad essi allo stesso modo
[e] entrambi si trovano nel vuoto
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Esercizio
A due corpi, alla stessa temperatura, viene fornita la stessa
quantità di calore. Al termine del riscaldamento i due corpi
avranno ancora pari temperatura se:
[a] hanno la stessa massa e lo stesso volume
[b] hanno lo stesso calore specifico e la stessa massa
[c] hanno lo stesso volume e lo stesso calore specifico
[d] il calore e' stato fornito ad essi allo stesso modo
[e] entrambi si trovano nel vuoto
Q
DT
mc
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Esercizio
Quante calorie sono necessarie per riscaldare 10 litri di acqua
da 10°C a 15°C?
[a] 50 kcal
[b] 0,005 kcal
[c] 1500 cal
[d] 500 kcal
[e] 10 cal
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Esercizio
Quante calorie sono necessarie per riscaldare 10 litri di acqua
da 10°C a 15°C?
[a] 50 kcal
[b] 0,005 kcal
[c] 1500 cal
[d] 500 kcal
[e] 10 cal
Q cmDT
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Esercizio
Quante calorie sono necessarie per riscaldare 10 litri di acqua
da 10°C a 15°C?
[a] 50 kcal
[b] 0,005 kcal
[c] 1500 cal
[d] 500 kcal
[e] 10 cal
Q cmDT
10l 10dm 3 10 10 3 cm 3 10 4 cm 3
1g 4 3
4
m dV 3 10 cm 10 g
cm
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Esercizio
Quante calorie sono necessarie per riscaldare 10 litri di acqua
da 10°C a 15°C?
[a] 50 kcal
[b] 0,005 kcal
[c] 1500 cal
[d] 500 kcal
[e] 10 cal
Q cmDT
10l 10dm 3 10 10 3 cm 3 10 4 cm 3
1g 4 3
4
m dV 3 10 cm 10 g
cm
cal
Q 1 o 10 4 g 5 oC 50000cal 50kcal
gC
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Esercizio
2 kg di acqua alla temperatura di 80°C vengono introdotti in
un calorimetro contenente 1kg di acqua a 20°C. La
temperatura di equilibrio raggiunta ad un certo punto nel
calorimetro è
[a] 30°C
[b] 60°C
[c] 50°C
[d] 33°C
[e] non vi sono dati sufficienti per rispondere
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Esercizio
2 kg di acqua alla temperatura di 80°C vengono introdotti in
un calorimetro contenente 1kg di acqua a 20°C. La
temperatura di equilibrio raggiunta ad un certo punto nel
calorimetro è
[a] 30°C
[b] 60°C
[c] 50°C
[d] 33°C
[e] non vi sono dati sufficienti per rispondere
Q1 cm1 (T1 Tf )
Q2 cm2 (Tf T2 )
Q1 Q2
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Esercizio
2 kg di acqua alla temperatura di 80°C vengono introdotti in
un calorimetro contenente 1kg di acqua a 20°C. La
temperatura di equilibrio raggiunta ad un certo punto nel
calorimetro è
[a] 30°C
[b] 60°C
[c] 50°C
[d] 33°C
[e] non vi sono dati sufficienti per rispondere
Q1 cm1 (T1 Tf )
m2 (Tf T2 ) m1 (T1 Tf )
Q2 cm2 (Tf T2 )
Q1 Q2
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Esercizio
2 kg di acqua alla temperatura di 80°C vengono introdotti in
un calorimetro contenente 1kg di acqua a 20°C. La
temperatura di equilibrio raggiunta ad un certo punto nel
calorimetro è
[a] 30°C
[b] 60°C
[c] 50°C
[d] 33°C
[e] non vi sono dati sufficienti per rispondere
Q1 cm1 (T1 Tf )
Q2 cm2 (Tf T2 )
Q1 Q2
m2 (Tf T2 ) m1 (T1 Tf )
(m1 m2)Tf m1Tf m2T2
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Esercizio
2 kg di acqua alla temperatura di 80°C vengono introdotti in
un calorimetro contenente 1kg di acqua a 20°C. La
temperatura di equilibrio raggiunta ad un certo punto nel
calorimetro è
[a] 30°C
[b] 60°C
[c] 50°C
[d] 33°C
[e] non vi sono dati sufficienti per rispondere
Q1 cm1 (T1 Tf )
Q2 cm2 (Tf T2 )
Q1 Q2
m2 (Tf T2 ) m1 (T1 Tf )
(m1 m2)Tf m1Tf m2T2
m1T1 m2T2 2kg 80 oC 1kg 20 oC
Tf
60 oC
m1 m2
3kg
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MECCANISMI DI TRASMISSIONE
DEL CALORE
CONDUZIONE flusso di calore attraverso un
mezzo materiale, senza trasferimento di materia.
CONVEZIONE calore trasmesso dal
moto di un fluido (si ha trasferimento di
materia!)
IRRAGGIAMENTO calore trasmesso attraverso
onde em (infrarossi, luce, UV).
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LA CONDUZIONE
La velocità di trasmissione del calore dipende dalla differenza di
temperatura e dall’area della superficie di contatto.
DQ
DT
A
Dt
l
coefficiente di conducibilità
termica.
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LA CONVEZIONE
Si ha convezione quando un
fluido viene scaldato in modo
non uniforme: la parte più calda
del fluido tende a salire a causa
della minore densità, mentre la
parte più fredda tende a
scendere.
Si ha quindi un movimento di
fluido attraverso il quale il
calore viene trasportato attraverso il sistema
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IRRAGGIAMENTO
Tutti i corpi emettono una certa quantità di energia per
irraggiamento.
L’energia è irradiata da un corpo sotto forma di onde
elettromagnetiche (luce visibile, radiazione ultravioletta e
infrarossa); pertanto l’irraggiamento può avvenire anche
nel vuoto.
La potenza irradiata da un corpo di superficie A e a
temperatura assoluta T
P AT 4
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Esercizio
La propagazione di calore per conduzione è legata :
[a] alla circolazione di un liquido
[b] ad una differenza di temperatura
[c] ad una differenza di calore
[d] ad una differenza di pressione
[e] ad una differenza di concentrazione
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Esercizio
La propagazione di calore per conduzione è legata :
[a] alla circolazione di un liquido
[b] ad una differenza di temperatura
[c] ad una differenza di calore
[d] ad una differenza di pressione
[e] ad una differenza di concentrazione
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Esercizio
l corpo umano alla temperatura di circa 36 °C equivale ad
una
sorgente di radiazione che emette circa 1000 Watt di potenza
(una piccola stufa!). Non siamo visibili al buio perchè
[a] la componente di radiazione emessa alle frequenze visibili
trascurabile
[b] ad una temperatura così bassa non vengono emesse onde
elettromagnetiche
[c] per essere visti occorre essere illuminati da una sorgente
esterna
[d] nel nostro corpo non circola una corrente elettrica sufficiente
[e] la pelle blocca le radiazioni elettromagnetiche emesse dal corpo
umano
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Esercizio
l corpo umano alla temperatura di circa 36 °C equivale ad
una
sorgente di radiazione che emette circa 1000 Watt di potenza
(una piccola stufa!). Non siamo visibili al buio perchè
[a] la componente di radiazione emessa alle frequenze visibili è
trascurabile
[b] ad una temperatura così bassa non vengono emesse onde
elettromagnetiche
[c] per essere visti occorre essere illuminati da una sorgente
esterna
[d] nel nostro corpo non circola una corrente elettrica sufficiente
[e] la pelle blocca le radiazioni elettromagnetiche emesse dal corpo
umano
Fisica - M. Obertino
Ma è proprio vero che tutte le volte che un corpo
assorbe/ cede calore la sua T cambia?
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CAMBIAMENTI DI STATO
I cambiamenti di stato avvengono a temperatura costante
nonostante venga fornito o sottratto calore.
Le temperature a cui avvengono i passaggi di stato ad una data
pressione sono una caratteristica della sostanza e vengono chiamati
“punto di …(nome del passaggio di stato)”.
Per es. il punto di ebollizione dell’acqua distillata ad un pressione di
1 atm è 100°C.
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CALORE LATENTE
Il calore fornito durante fusione/evaporazione/sublimazione non
produce un aumento di temperatura ma è utilizzato per spezzare il
legami che tengono unite le molecole.
Nei passaggi inversi (condenzazione/solidificazione/brinamento) il
sistema ricede la enegia acquisita in precedenza. Non si ha però una
diminuzione della temperatura ma il rafforzamento delle forze di
coesione tra le molecole del materiale.
Fisica - M. Obertino
Esercizio
Quando l’acqua pura bolle a pressione costante col passare
del tempo la sua temperatura
[a] va sempre aumentando
[b] va sempre diminuendo
[c] si mantiene costante
[d] dipende dal volume di liquido
[e] nessuna delle precedenti risposte è corretta
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Esercizio
Quando l’acqua pura bolle a pressione costante col passare
del tempo la sua temperatura
[a] va sempre aumentando
[b] va sempre diminuendo
[c] si mantiene costante
[d] dipende dal volume di liquido
[e] nessuna delle precedenti risposte è corretta
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Esercizio
Quando in un recipiente aperto un liquido evapora si osserva in
generale
[a] un aumento della temperatura del liquido
[b] una diminuzione di pressione nel liquido
[c] una diminuzione di temperatura nel liquido
[d] aumento di pressione nel liquido
[e] nessuna delle precedenti risposte è corretta
Fisica - M. Obertino
Esercizio
Quando in un recipiente aperto un liquido evapora si osserva in
generale
[a] un aumento della temperatura del liquido
[b] una diminuzione di pressione nel liquido
[c] una diminuzione di temperatura nel liquido
[d] aumento di pressione nel liquido
[e] nessuna delle precedenti risposte è corretta
A temperature al di sotto del punti di ebollizione le molecole che sfuggono
dal liquido per evaporazione sono quelle che hanno energia sufficiente a
superare le forze attrattive delle molecole nella fase liquida. Di consequenza
le molecole che restano hanno in media energia cinetica più bassa e la
temperatura del liquido risulta inferiore.
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CALORE LATENTE
La quantità di calore ceduta o assorbita durante un
cambiamento di stato si determina come
Q =m
e detto calore latente dipende dalla sostanza e dalla trasformazione.
per una trasformazione e la sua inversa (es. solidificazione e
fusione) sono opposti.
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Esercizio
Nel Sistema Internazionale SI, l’unità di misura del calore
latente di fusione è
[a] J / kg
[b] kcal / m2
[c] kcal / (°C)
[d] kcal(°C)
[e] kJ
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Esercizio
Nel Sistema Internazionale SI, l’unità di misura del calore
latente di fusione è
[a] J / kg
[b] kcal / m2
[c] kcal / (°C)
[d] kcal(°C)
[e] kJ
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Esercizio
La temperatura di ebollizione dell’acqua a 3000 m di altitudine
rispetto a quella a livello del mare
[a] è minore
[b] è maggiore
[c] è il doppio
[d] resta invariata
[e] nessuna delle precedenti affermazioni è corretta
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Esercizio
La temperatura di ebollizione dell’acqua a 3000 m di altitudine
rispetto a quella a livello del mare
[a] è minore
[b] è maggiore
[c] è il doppio
[d] resta invariata
[e] nessuna delle precedenti affermazioni è corretta
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Esercizio
Se il calore latente di fusione del rame vale 212 J/g, la quantità
di calore necessaria a liquefare 1 kg di rame che si trova al
punto di fusione è
[a] 212 kcal
[b] 2.12 J
[c] 2120 K
[d] 50.7 kcal
[e] nessuna delle precedenti affermazioni è corretta
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Esercizio
Se il calore latente di fusione del rame vale 212 J/g, la quantità
di calore necessaria a liquefare 1 kg di rame che si trova al
punto di fusione è
[a] 212 kcal
[b] 2.12 J
[c] 2120 K
[d] 50.7 kcal
[e] nessuna delle precedenti affermazioni è corretta
J
212kJ
Q 212 1000g 212000J
50.7kcal
g
4.186
GAS PERFETTI
Fisica - M. Obertino
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GAS PERFETTO
Idealizzazione
• volume occupato dalle molecole è trascurabile;
• forze di attrazione tra molecole sono trascurabili;
• gli urti tra molecole sono elastici:
urti elastici
urti non elastici
In pratica ogni gas a temperatura elevata e molto rarefatto si
comporta come un gas ideale.
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TEMPERATURA ED ENERGIA
INTERNA DI UN GAS PERFETTO
L’energia cinetica media delle molecole di un gas perfetto è
direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta T(K)
(EC )m T(K)
L’energia interna di una sostanza è la somma delle energie
potenziale e cinetica
di tutte le molecole che la compongono.
In un gas perfetto l’energia potenziale è nulla (non ci sono
interazioni tra le molecole). L’energia interna sarà quindi la
somma dell’energia cinetica delle molecole che lo compongono.
U T(K)
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EQUAZIONE DI STATO DI UN GAS
PERFETTO
Se il gas ideale è in equilibrio (p,V e T hanno lo stesso valore in
ogni punto del gas e nel tempo)
PV nRT
P,V,T pressione, volume, temperatura assoluta del gas ideale
n numero di moli= m/Mmolecolare
J
R 8,31
K mole
Sistema
Internazionale
litri atm
0.082
K mole
Unità pratiche:
volume
litri
pressione atm
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Esercizio
Un corpo A è a temperatura maggiore di un corpo B. Ciò
significa che:
[a] A contiene più energia di B
[b] le particelle di cui A è composto sono in media
più veloci di quelle di B
[c] la massa di A è maggiore della massa di B
[d] si è fornito più calore ad A che a B
[e] nessuna delle precedenti risposte è corretta
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Esercizio
Un corpo A è a temperatura maggiore di un corpo B. Ciò
significa che:
[a] A contiene più energia di B
[b] le particelle di cui A è composto sono in media
più veloci di quelle di B
[c] la massa di A è maggiore della massa di B
[d] si è fornito più calore ad A che a B
[e] nessuna delle precedenti risposte è corretta
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Esercizio
Si consideri un gas perfetto monoatomico a temperatura
costante. Quale delle seguenti affermazioni è corretta ?
[a] pressione e volume sono inversamente proporzionali
[b] pressione e volume sono direttamente proporzionali
[c] pressione e volume sono adiabatici
[d] la pressione è costante
[e] il volume è costante
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Esercizio
Si consideri un gas perfetto monoatomico a temperatura
costante. Quale delle seguenti affermazioni è corretta ?
[a] pressione e volume sono inversamente proporzionali
[b] pressione e volume sono direttamente proporzionali
[c] pressione e volume sono adiabatici
[d] la pressione è costante
[e] il volume è costante
T cos t
PV nRT cos t
P e V inversamente proporzionali
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Esercizio
In un gas ideale il prodotto della pressione per il volume:
[a] è proporzionale alla temperatura misurata in °C
[b] è indipendente dalla densità
[c] raddoppia passando da 20°C a 40°C
[d] è sempre costante
[e] è proporzionale alla temperatura misurata in K
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Esercizio
In un gas ideale il prodotto della pressione per il volume:
[a] è proporzionale alla temperatura misurata in °C
[b] è indipendente dalla densità
[c] raddoppia passando da 20°C a 40°C
[d] è sempre costante
[e] è proporzionale alla temperatura misurata in K
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Esercizio
Un gas perfetto viene raffreddato a volume costante.
[a] il numero di moli diminuisce
[b] la pressione aumenta
[c] la pressione diminuisce
[d] la pressione rimane costante
[e] il numero di moli aumenta
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Esercizio
Un gas perfetto viene raffreddato a volume costante.
[a] il numero di moli diminuisce
[b] la pressione aumenta
[c] la pressione diminuisce
[d] la pressione rimane costante
[e] il numero di moli aumenta
PV nRT
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Esercizio
Una data quantità di gas perfetto, a partire da uno stato di
equilibrio, subisce una trasformazione sino a raggiungere un
nuovo stato di equilibrio in cui sia il volume che la temperatura
sono il doppio di quelli iniziali. Quale delle seguenti affermazioni
è corretta?
[a] Nessuna delle altre affermazioni è corretta
[b] Dato che il volume è raddoppiato, la pressione finale è la metà di
quella iniziale
[c] Dato che la temperatura del gas è raddoppiata, la pressione finale
è il doppio di quella iniziale
[d] Dato che il volume del gas è aumentato, la pressione finale è
diminuita, ma sono necessari ulteriori dati sulla trasformazione per
quantificare la diminuzione
[e] Dato che la temperatura del gas è aumentata, la pressione finale è
aumentata, ma sono necessari ulteriori dati sulla trasformazione
per quantificare l'aumento
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Esercizio
Una data quantità di gas perfetto, a partire da uno stato di
equilibrio, subisce una trasformazione sino a raggiungere un
nuovo stato di equilibrio in cui sia il volume che la temperatura
sono il doppio di quelli iniziali. Quale delle seguenti affermazioni
è corretta?
[a] Nessuna delle altre affermazioni è corretta
[b] Dato che il volume è raddoppiato, la pressione finale è la metà di
quella iniziale
[c] Dato che la temperatura del gas è raddoppiata, la pressione finale
è il doppio di quella iniziale
[d] Dato che il volume del gas è aumentato, la pressione finale è
diminuita, ma sono necessari ulteriori dati sulla trasformazione per
quantificare la diminuzione
[e] Dato che la temperatura del gas è aumentata, la pressione finale è
aumentata, ma sono necessari ulteriori dati sulla trasformazione
per quantificare l'aumento
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Esercizio
Una data quantità di gas perfetto, contenuto in un recipiente a
pareti rigide, viene riscaldata dalla temperatura di 27 °C a
quella di 127 °C. La sua pressione aumentata di un fattore:
[a] 2
[b] 4/3
[c] 3/2
[d] 10
[e] 100
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Esercizio
Una data quantità di gas perfetto, contenuto in un recipiente a
pareti rigide, viene riscaldata dalla temperatura di 27 °C a
quella di 127 °C. La sua pressione aumentata di un fattore:
[a] 2
[b] 4/3
[c] 3/2
[d] 10
[e] 100
Ti=(27+273)K=300K
Tf=(127+273)K=400K
nRTi
Pi
V
nRT f nRTi Tf
400K 4
Pf
pi
pi
V pi V Ti
300K 3
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Esercizio
Quand’è che volumi uguali di gas perfetti diversi possono
contenere lo stesso numero di molecole?
[a] Quando hanno uguale pressione e temperatura diversa
[b] Quando hanno uguale temperatura e pressione diversa
[c] Quando hanno uguale pressione e uguale temperatura
[d] Sempre alla temperatura di zero gradi celsius
[e] Sempre alla pressione di 1 bar
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Esercizio
Quand’è che volumi uguali di gas perfetti diversi possono
contenere lo stesso numero di molecole?
[a] Quando hanno uguale pressione e temperatura diversa
[b] Quando hanno uguale temperatura e pressione diversa
[c] Quando hanno uguale pressione e uguale temperatura
[d] Sempre alla temperatura di zero gradi celsius
[e] Sempre alla pressione di 1 bar
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PRIMO PRINCIPIO DELLA
TERMODINAMICA
La variazione di energia interna DU di un sistema è legata al
calore Q e al lavoro L scambiati dal sistema con l’ambiente dalla
relazione:
DU Q L
L<0
Q<0
Occhio
al segno di Q ed L!
L>0
Q>0
L’energia interna è una proprietà del sistema che dipende dal suo
stato; è cioè una funzione di stato. Altre funzioni di stato sono
p,V,T. Calore e lavoro non sono funzioni di stato!
Fisica - M. Obertino
Esercizio
Il primo principio della termodinamica afferma che
[a] il lavoro effettuato è sempre uguale al lavoro impiegato
[b] l’energia è una grandezza che si conserva
[c] non è possibile che il calore passi spontaneamente da un corpo
freddo ad un corpo caldo
[d] l’entropia aumenta sempre
[e] nessuna delle precedenti risposte è corretta
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Esercizio
Il primo principio della termodinamica afferma che
[a] il lavoro effettuato è sempre uguale al lavoro impiegato
[b] l’energia è una grandezza che si conserva
[c] non è possibile che il calore passi spontaneamente da un corpo
freddo ad un corpo caldo
[d] l’entropia aumenta sempre
[e] nessuna delle precedenti risposte è corretta
