CLASSE IV
Test di Acustica
1. Gli ultrasuoni sono:
A) rumori intensi
B) vibrazioni di frequenza più alta di quelle del campo udibile
C) vibrazioni di frequenza più bassa di quella del campo udibile
D) suoni spaziali
2. Se un suono si propaga in un certo mezzo con la velocità di 500 m/s ed ha una frequenza di
100 Hz, la lunghezza
d'onda di tale suono è:
A) 500/100 = 5 metri
B) 500 . 100 = 50.000 metri
C) 100/500 = 0,2 metri
D) 500 - 100 = 400 metri
3. L'intensità risultante dalla somma di due onde sinusoidi coerenti di ampiezza A1 e A2 è
proporzionale a:
A) A1 + A2
B) (A1 + A2)2
C) A1 . A2
D) 2 . A1 . A2
4. Il limite superiore della gamma di frequenze udibili dell'orecchio umano è all'incirca:
A) 20 Hz
B) 200 Hz
C) 2000 Hz
D) 20.000 Hz
5. L'intensità di un'onda sferica:
A) si mantiene costante durante la propagazione nello spazio
B) diminuisce linearmente con lo spazio percorso
C) varia inversamente al quadrato della distanza dalla sorgente
D) diminuisce quadraticamente con il passare del tempo
6. Indicare quali delle seguenti affermazioni circa le onde sonore è falsa:
A) esibiscono il fenomeno della rifrazione
B) esibiscono il fenomeno della riflessione
C) non si propagano nel vuoto
D) non si propagano nei mezzi solidi
7. Due onde sonore pure hanno frequenza una doppia dell'altra. L'onda con frequenza
maggiore, rispetto all'altra ha:
A) velocità doppia
B) lunghezza d'onda metà
C) velocità doppia e lunghezza d'onda metà
D) lunghezza d'onda doppia
1
8. Una vibrazione elastica, caratterizzata da una lunghezza d'onda λ = 10 cm si propaga
nell'aria. Possiamo affermare che si tratta di (velocità del suono in aria: 340 m/s):
A) ultrasuoni
B) infrasuoni
C) un'onda udibile solo se è trasversale
D) un'onda sonora
9. In quale dei seguenti mezzi il suono NON può propagarsi?
A) Acqua
B) Vapore acqueo
C) Ghiaccio
D) Vuoto
10. Un suono acuto, rispetto ad un suono grave, ha maggiore:
A) intensità
B) pressione sonora
C) ampiezza
D) frequenza
11. L'intensità di un'onda (sinusoidale) è direttamente proporzionale:
A) al cubo della frequenza dell'onda
B) al quadrato della frequenza dell'onda
C) al quadrato dell'ampiezza dell'onda
D) al prodotto della frequenza per l'ampiezza
12. Nell'aria gli ultrasuoni sono onde elastiche:
A) con lunghezze d'onda minori di quelle dei suoni udibili
B) con lunghezze d'onda maggiori di quelle dei suoni udibili
C) la domanda non ha senso perché gli ultrasuoni non sono onde elastiche
D) la domanda dipende dalla velocità di propagazione delle onde elastiche
13. Un suono:
A) si propaga solo nell'aria
B) ha la velocità vicina alla velocità della luce
C) ha sempre frequenza definita
D) può essere prodotto con una corda
14. Le onde sonore sono vibrazioni elastiche che hanno la proprietà di propagarsi:
A) nel vuoto con velocità 3 . 108 m/s
B) nel vuoto con velocità dipendente dalla lunghezza d'onda
C) in un mezzo elastico con velocità 3 . 108 m/s
D) in un mezzo elastico con velocità dipendente dalla natura del mezzo
15. Il suono che normalmente si ode è:
A) una vibrazione di natura elettromagnetica
B) una vibrazione meccanica di frequenza elevata
C) una vibrazione che si propaga solo nei fluidi (aria ecc.)
D) una vibrazione entro un definito intervallo di frequenza
16. Quale delle grandezze seguenti, caratteristiche dell'onda sonora, è direttamente
proporzionale all'altezza di un suono?
2
A) Ampiezza
B) Frequenza
C) Lunghezza d'onda
D) Velocità d'onda
17. Il fenomeno dell’eco è dovuto alla:
A) rifrazione
B) riflessione
C) effetto Doppler
D) interferenza
18. Quale fra le seguenti superfici riflette meglio il suono?
A) vetro
B) metallo
C) mattoni
D) spugna
19. Per l’effetto Doppler quale fra le seguenti grandezze varia:
A) velocità
B) soglia di udibilità
C) altezza
D) frequenza
20. Quale fra le seguenti caratteristiche del suono non varia al variare della frequenza?
A) altezza
B) lunghezza d’onda
C) periodo
D) timbro
21. L’intensità sonora si misura in:
A) W / m 2
B) bel
C) decibel
D) W
22. Il bel è l’unità di misura di:
A) intensità sonora
B) lunghezza d’onda
C) altezza
D) livello d’intensità sonora
23. Il raggio rifratto si avvicina alla normale alla superficie di separazione quando:
A) il secondo mezzo ha densità maggiore
B) il secondo mezzo ha densità minore
C) mai
D) sempre
24. Il raggio rifratto si avvicina alla superficie di separazione quando:
A) il secondo mezzo ha densità maggiore
B) il secondo mezzo ha densità minore
C) mai
3
D) sempre
SOLUZIONI
1.B 2.A 3.B 4.D 5.C 6.D 7.B 8.D 9.D 10.D 11.C 12.A 13.D 14.D 15.D 16.B
17.B 18.B 19.D 20.D 21.A 22.D 23.B 24.A
4
Test Ottica
1) La frequenza di un’onda luminosa è dell’ordine di 1015 Hz . Il valore della lunghezza
d’onda:
a.10 m
b.1 m
c.0,3 μm
d.1 mm
2) Se si pone un oggetto tra il fuoco e una lente convergente, allora l’immagine sarà:
a.virtuale e capovolta
b.reale
c.sfuocata
d.virtuale e diritta
3) L’unità di misura della diottria è:
a. m 1
b. m
c.radianti
d.steradianti
4) Dall’osservazione che l’ombra di un paletto verticale alto 1 m è lunga 1,5 m e che, alla
stessa ora, quella di un edificio è lunga 90 m, si deduce che l’edificio è alto:
a. 40 m
b. 60 m
c. 80 m
d.135 m
5) Rispetto alla visione ad occhio nudo, una lente d’ingrandimento consente di:
a. aumentare l’angolo di visione
b.aumentare le dimensioni dell’oggetto
c.mettere meglio a fuoco
d.diminuire il potere diottrico
6) Una lastra di vetro avente lo spessore di 1 cm assorbe il 50% di un fascio di luce, quale
sarà l’assorbimento totale della stessa lastra se lo spessore è 3 cm?
a.150%
b.60%
c.87,5%
d.75%
7) Ponendo una lastra fotografica dove si forma un’immagine virtuale:
a.è impressionata
b.non è impressionata
c. è impressionata con un immagine
sfuocata d. è impressionata con un immagine rovesciata
8) Un raggio luminoso passa da un mezzo con indice di rifrazione n A ad un con indice n B ,
il raggio rifratto:
a.si avvicina alla normale se n A < n B
b.si avvicina alla normale se n A > n B
c.prosegue inalterato
d.si avvicina sempre alla normale
9) Un raggio di luce incide sulla superficie di separazione di due mezzi diversi:
a. il raggio riflesso non esiste mai
b. il raggio riflesso può mancare
c. esistono sempre entrambi
d. il raggio rifratto può mancare
10) La luce visibile ha una delle seguenti caratteristiche, quale?
a. è un’onda meccanica
b. è un’onda che non si propaga nel vuoto
c. si propaga nel vuoto a 300Km/s
d. è un’onda elettromagnetica con 400Å<λ<7000Å
11) Un raggio di luce rossa e un’onda radio sono onde che nel vuoto si propagano:
a. con uguale velocità e lunghezza d’onda
b. con uguale velocità e frequenza
c. con uguale velocità e frequenza diversa
d. con diversa velocità e uguale frequenza
12) Una lente convergente di 10 diottrie:
a. produce sempre immagini reali
c. ha distanza focale 10cm
b. ha distanza focale 10m
d. produce sempre immagini virtuali
5
13) Una lente convergente ha distanza focale 25cm. L’immagine di un oggetto posto a 50cm
dalla lente sarà:
a. diritta di grandezza doppia
b. capovolta di grandezza uguale
c. diritta di grandezza uguale
d. capovolta di grandezza doppia
14) Una lastra di vetro trasparente verde, trasmette luce verde quando è colpito dalla luce
bianca solare. Perché:
a. assorbe luce di colori differenti
b. emette luce verde
c. colora luce bianca in verde
d. nessuna delle precedenti
15) La frequenza di un’onda luminosa è 1015 Hz . Il valore della lunghezza d’onda è:
a. 10m
b. 1m
c. 0,3 μm
d. 1mm
16) Il fuoco di una lente convergente è:
a. il punto in cui si formano immagini nitide
b. il punto in cui convergono i raggi paralleli
c. il punto in cui convergono i raggi passanti per il centro
d. a metà del raggio
17) Una lente è un sistema che funziona sfruttando il principio della:
a. rifrazione
b. diffrazione
c. riflessione
d. eco
18) Le lunghezze d’onda delle radiazioni elettromagnetiche visibili all’occhio umano sono
comprese approssimativamente fra:
a. 20 e 20000 Hz b. 400 e 7000 Hz
c. 20 e 20000 Å
d. 400 e 7000 Å
19) Il cielo in assenza di nuvole ci appare azzurro, se non ci fosse l’atmosfera apparirebbe:
a. nero
b. bianco
c. azzurro
d. violetto
20) Un vetro protettivo lascia passare il 20% della luce incidente. Quale percentuale della
luce incidente passa attraverso due strati sovrapposti di tale vetro?
a. 40%
b. 10%
c. 4%
d. 20%
21) Che cosa è il potere diottrico di una lente?
a. l’inverso della sua distanza focale
b. l’ingrandimento
c. l’area dell’immagine
d. l’energia luminosa
22) L’immagine formata da una lente convergente:
a. è reale o virtuale a seconda della lunghezza d’onda
c. è reale o virtuale a seconda della distanza dell’oggetto
b. è sempre reale
d. è sempre virtuale
23) Un oggetto posto a 20cm da una lente con distanza focale di 50cm, forma un’immagine
che
dista dalla lente:
a. 70cm
b. 30cm
c. 14 cm
d. 1m
24) Un’ immagine posta a 20cm da una lente con distanza focale di 50cm, è formata da un
oggetto
che dista dalla lente:
a. 14 cm
b. 30cm
c. 70cm
d. 1m
6
TEST FLUIDI
1- Un corpo ha densità d=750Kg/m³, se lo immergo in acqua:
a. affonda
b. galleggia immerso per più di metà del suo volume
c. galleggia immerso per meno di metà del suo volume
d. affonda lentamente
2- Una mongolfiera sale più facilmente:
a. a bassa quota
b. ad alta quota
c. è indifferente
d. dipende dal vento
3- In un recipiente di altezza h=2m, si pratica un foro a 20cm da terra. La velocità di efflusso dell’acqua è:
a. 1,8m/s
b. 2,0m/s
c. 5,9m/s
d. I dati sono insufficienti
4- Dimezzando il diametro di un tubo, la velocità del fluido:
a. dimezza
b. raddoppia
c. rimane uguale
d. quadruplica
5- Premendo uno stantuffo di area A=1cm² con una forza di 50N, si esercita una pressione :
a. 50Atm
b. 5Atm
c. 5Pa
d. 5mm/Hg
6- 100Kg sono appoggiati su un pistone di un torchio di raggio 50cm. Se il raggio dell’altro pistone è 1m,
quanti Kg si sollevano?
a. 200
b. 50
c. 400
d. 25
7- Per aumentare la portata di un condotto, posso:
a. aumentare il raggio
b. diminuire il raggio
c. aumentare la pressione
d. diminuire la pressione
8- I tubi dell’acqua, in inverno, si possono rompere. Perché?
a. perché l’acqua solidifica diventando più corrosiva
b. perché l’acqua solidifica diminuendo il suo volume
c. perché l’acqua solidifica aumentando il suo volume
d. perché l’acqua solidifica diventando più acida
9- A che temperatura bolle l’acqua in montagna?
a. a 100°C
b. a meno di 100°C
c. a più di 100°C
d. dipende dalla purezza dell’acqua di montagna
10- A quota 2000m sul livello del mare, la pressione atmosferica è:
a. maggiore di 1atm
b. uguale ad 1atm
7
c.
d.
dipende dalla latitudine
minore di 1atm
11- Due recipienti cilindrici di volume uno doppio dell’altro e uguale superficie di base sono riempiti
d’acqua. La pressione sul fondo è:
a. uguale
b. doppia nel primo
c. doppia nel secondo
d. nessuna delle risposte è corretta
12- 1 atmosfera equivale a circa:
a. 100.000.000 Pa
b. 100 Pa
c. 100.000 N/m²
d. 100.000 bar
13- In un torchio idraulico il peso maggiore va posto:
a. sulla superficie maggiore
b. sulla superficie minore
c. è indifferente
d. non si può dire
14- Una bolla d’aria inserita in un liquido cosa fa?
a. scende velocemente
b. rimane ferma
c. sale
d. dipende dal liquido
15- Se in una vasca un bambino gioca con dei soldatini di piombo in una barchetta ed essi cadono in acqua:
a. il livello dell’acqua sale
b. il livello dell’acqua rimane invariato
c. il livello dell’acqua scende
d. nessuna delle precedenti.
16- Le spinte di Archimede esercitate su un pezzo di sughero ed uno di ferro di uguale volume, sono:
a. uguali
b. maggiore sul sughero
c. maggiore sul ferro
d. assente sul ferro perché va a fondo
17- Una colonna d’acqua alta 10 m esercita sul fondo una pressione di:
a. 1000 mmHg
b. Circa 2 Atm
c. Circa 1 Atm
d. Circa 7600 Torr
18- Se un subacqueo scende a 40 m di profondità, la pressione rispetto al livello del mare aumenta di:
a. 1 Atm
b. 2 Atm
c. 3 Atm
d. 4 Atm
19- La pressione sanguigna viene misurata in:
a. Atm
b. Pa
c. N/m2
d. mmHg
20- A parità di ogni altra condizione, la spinta di Archimede sulla Luna, rispetto a quella sulla Terra è:
a. minore
b. maggiore
8
c. uguale
d. non c’è spinta di A. sulla Luna
3
21- Un corpo ha una massa di 30 g e un volume di 50cm . Ponendolo in acqua, cosa succede?
a. galleggia
b. affonda a velocità costante
c. affonda
d. resta sospeso vicino al fondo
22- L’unità di misura della pressione nel S.I. è:
a. Atmosfera
b. Torr
c. baria
d. Pascal
23- Un corpo di densità
peserebbe?
a. circa 160Kg
b. circa 1830Kg
c. uguale
d. 2200Kg
1200Kg m 3 , pesa 1 tonnellata in aria. Se immerso in acqua, quanto
24- Data una colonna di liquido di densità e altezza h. Il termine
a. una forza
b. una pressione
c. un peso specifico
d. una energia su volume
25- Si dice peso specifico di una sostanza:
a. La massa dell’unità di volume della sostanza
b. Il prodotto fra la densità e l’accelerazione di gravità
c. Il peso di un particolare corpo
d. Il rapporto tra la massa e il volume unitario
h g , rappresenta:
26- Per conoscere la pressione esercitata da un corpo di peso 10N sul pavimento di una stanza, occorre
sapere:
a. Niente altro
b. La superficie del pavimento
c. La superficie su cui poggia il corpo
d. La densità del corpo
27- Due corpi di uguale densità devono necessariamente avere:
a. stessa massa
b. stesso volume
c. massa e volume proporzionali
d. massa e volume inversamente proporzionali
1- Un corpo ha densità d=1750Kg/m³, se lo immergo in acqua:
a. affonda
b. galleggia immerso per più di metà del suo volume
c. galleggia immerso per meno di metà del suo volume
d. affonda lentamente
2- Una mongolfiera sale più facilmente:
a. a bassa quota
b. ad alta quota
c. è indifferente
d. dipende dal vento
9
3- In un recipiente di altezza h=4,5m, si pratica un foro a 20cm da terra. La velocità di efflusso dell’acqua
è:
a. 1,8m/s
b. 9,2m/s
c. 3,0m/s
d. I dati sono insufficienti
4- Raddoppiando il diametro di un tubo, la velocità del fluido:
a. dimezza
b. raddoppia
c. rimane uguale
d. si riduce al 25%
5- Premendo uno stantuffo di area A=0,1cm² con una forza di 50N, si esercita una pressione :
a. 50Atm
b. 5Atm
c. 5Pa
d. 5mm/Hg
6- 100Kg sono appoggiati su un pistone di un torchio di raggio 50cm. Se il raggio dell’altro pistone è 2m,
quanti Kg si sollevano?
a. 1600
b. 50
c. 400
d. 25
7- Per diminuire la portata di un condotto, posso:
a. aumentare il raggio
b. diminuire il raggio
c. aumentare la pressione
d. diminuire la pressione
8- I tubi dell’acqua, in inverno, si possono rompere. Perché?
a. perché l’acqua solidifica diventando più corrosiva
b. perché l’acqua solidifica diminuendo il suo volume
c. perché l’acqua solidifica aumentando il suo volume
d. perché l’acqua solidifica diventando più acida
9- A che temperatura bolle l’acqua in montagna?
a. a 100°C
b. a meno di 100°C
c. a più di 100°C
d. dipende dalla purezza dell’acqua di montagna
10- A quota 1000m sul livello del mare, la pressione atmosferica è:
a. maggiore di 1atm
b. uguale ad 1atm
c. dipende dalla latitudine
d. minore di 1atm
11- Due recipienti cilindrici di volume uno metà dell’altro e uguale superficie di base sono riempiti
d’acqua. La pressione sul fondo è:
a. uguale
b. doppia nel primo
c. doppia nel secondo
d. nessuna delle risposte è corretta
12- 1 millibar equivale a circa:
a. 100.000.000 Pa
b. 100 Pa
c. 100.000 N/m²
10
d.
100.000 bar
13- In un torchio idraulico il peso minore va posto:
a. sulla superficie maggiore
b. sulla superficie minore
c. è indifferente
d. non si può dire
14- Una bolla d’aria inserita in un liquido cosa fa?
a. scende velocemente
b. rimane ferma
c. sale
d. dipende dal liquido
15- Se in una vasca un bambino gioca con dei soldatini di piombo in una barchetta ed essi cadono in acqua:
a. il livello dell’acqua sale
b. il livello dell’acqua rimane invariato
c. il livello dell’acqua scende
d. nessuna delle precedenti.
16- Le spinte di Archimede esercitate su un pezzo di sughero ed uno di ferro di uguale volume, sono:
a. uguali
b. maggiore sul sughero
c. maggiore sul ferro
d. assente sul ferro perché va a fondo
17- Una colonna d’acqua alta 20 m esercita sul fondo una pressione di:
a. 1000 mmHg
b. Circa 2 Atm
c. Circa 1 Atm
d. Circa 7600 Torr
18- Se un subacqueo scende a 30 m di profondità, la pressione rispetto al livello del mare aumenta di:
a. 1 Atm
b. 2 Atm
c. 3 Atm
d. 4 Atm
19- La pressione sanguigna viene misurata in:
a. Atm
b. Pa
c. N/m2
d. mmHg
11
TEST TERMODINAMICA
1- I tuoi polmoni contengono 4,2 lt di aria alla temperatura di 27°C e alla pressione di
101,3 KPa. Quante moli d’aria contengono i tuoi polmoni?
a) 0,15mol
b) 0,17mol
c) 0,19mol
d) 0,21mol
2- Se raddoppi la temperatura assoluta di un gas ideale, la sua velocità quadratica media:
a) raddoppia b) quadruplica
c) aumenta di un fattore 2 d) è divisa per 2
3- Il peso molecolare dell’azoto è 28,0g/mol. Qual è la velocità quadratica media delle sue
molecole a 8°C?
a) 450m/s
b) 500m/s
c) 550m/s
d) 600m/s
4- Qual è l’energia interna d 2,7 moli di H a 300K?
a) 10KJ
b) 12KJ
c) 14KJ
d) 18KJ
5- Quale fra i seguenti gas si avvicina di più al modello di gas perfetto?
a) Elio
b) Ossigeno
c) Idrogeno
d) Azoto
6- E’ maggiore il calore specifico di un gas a pressione o volume costante?
a) cv
b) dipende dal gas
c) sono uguali
d) c p
7- Un recipiente contenente acqua calda cede calore all’ambiente. Il calore ceduto dipende
da:
a) solo dalla massa
b) solo dalla differenza di temperatura con l’aria
c) dalla massa e dalla temperatura d) dal tempo impiegato
8- Affinché un gas perfetto si espanda mantenendo costante la temperatura, occorre che:
a) si sottragga calore
b) si dimezzi la pressione
c) si fornisca calore
d) è una trasformazione impossibile
9- Un cilindro con pistone contiene n moli di un gas perfetto a temperatura T. Se T
raddoppia, n:
a) raddoppia b) resta uguale
c) dimezza
d) diventa
1
T
8,314
10- Con un isobara, un gas ideale a 27°C viene portato a 327°C; se il volume iniziale era
2lt, quello finale sarà:
a) 4lt
b) 6lt
c) 1lt
d) 300lt
11- In una trasformazione ciclica, il calore sottratto ad un corpo è completamente
trasformabile in lavoro?
a) Si, sempre
b) Si, per un gas perfetto
c) No
d) Si per trasformazioni reversibili
12- Il rendimento di una macchina termica è definito come:
Q
Q
L
a) a
b)
c) c
Qa
T
L
d)
Tmin
Tmax
12
13- Nel diagramma PV sono rappresentate due isoterme di un gas perfetto. Che relazione c’è
fra le due temperature?
T2
T1
a) T1 T2
b) T1 T2
c) T1 T2
d) dipende dal gas
14- Un sistema passa da uno stato A ad uno stato B spontaneamente. L’entropia:
a) diminuisce
b) resta costante
c) aumenta
d) non si può dire
15- Una macchina termica ideale ha un rendimento del 20%. Se essa assorbe in un ciclo
una quantità di calore pari a 50 J, quale sarà il lavoro compiuto?
a) 10J
b) 50J
c) 20 J
d) 25J
16- Trasferire calore da un corpo freddo ad uno caldo:
a) non è mai possibile
b) è possibile solo spendendo lavoro
c) può avvenire solo nel vuoto
d) contraddice il II principio
17- Il secondo principio della termodinamica esclude la possibilità di:
a) produrre lavoro mediante calore
b) trasformare calore in lavoro
c) trasformare integralmente calore in lavoro
d) trasformare energia in temperatura
18- Una trasformazione adiabatica:
a) avviene sempre senza variazione di energia interna
c) mantiene la temperatura costante
b) non scambia calore
d) è sempre reversibile
19- Il I principio della termodinamica stabilisce che:
a) il lavoro speso è uguale a quello prodotto
c) l’energia si conserva
b) l’entropia aumenta
d) l’entropia diminuisce
20- Il primo principio della termodinamica afferma:
a) Le proprietà dei cicli termodinamici
b) La conservazione dell’energia
c) La conservazione del calore
d) Le proprietà delle trasformazioni adiabatiche
21- Un gas ideale compie un’espansione reversibile ed isoterma (cioè a temperatura
costante) in modo da raddoppiare il suo volume iniziale. Allora
a) il lavoro compiuto dal gas è nullo
b) il gas cede una quantità di calore uguale al lavoro compiuto
c) il lavoro compiuto dal gas è uguale al calore da esso assorbito
d) la variazione di energia interna del gas è uguale al lavoro compiuto
22- Un frigorifero ha lo scopo di mantenere a bassa temperatura la cella frigorifera. Nello
stesso tempo esso:
a) raffredda l’ambiente in cui si trova
b) riscalda l’ambiente in cui si trova
c) non varia la temperatura dell’ambiente in cui si trova
d) aumenta la pressione dell’ambiente in cui si trova
13
23- Che volume occupa approssimativamente una mole di gas a 0 °C e alla pressione di
0.1 MPa (costante universale dei gas R = 8.31 )?
a) circa 23 dm3
b) circa 1 litro
c) circa 1 m3
d) circa 23 cm3
24- L’energia interna di un gas ideale aumenta di 2 J in seguito ad una trasformazione
adiabatica. Quanto lavoro è stato eseguito sul gas?
a) Non è possibile rispondere se non si specifica la natura del gas
b) Non è possibile rispondere se non si precisa la quantità di calore scambiato
c) Non è possibile rispondere se non si precisa se la trasformazione è reversibile o meno
d) 2 J
25- Un inventore afferma di poter costruire una macchina termica che lavora tra due
sorgenti di calore alle temperature di 200 K e 400 K, rispettivamente, ed ha un
rendimento del 60%. Finanziereste la sua invenzione?
a) Sì, perché il rendimento di una macchina termica deve essere compreso tra 0 e 1
b) Sì, ma solo se la macchina lavora reversibilmente
c) No, il massimo rendimento tra quelle temperature è pari al 50%
d) No, perché 200 K è una temperatura troppo bassa per una macchina
26- In un ciclo si assorbono 450Kcal dall’esterno e si cedono 150Kcal all’esterno. Qual è il
rendimento?
a) 33%
b) 66%
c) 60%
d) 25%
27- L’energia interna di un gas perfetto è:
a) l’ energia cinetica molecolare
b) la somma delle energie cinetiche e potenziali molecolari
c) la temperatura del gas
d) la quantità di calore del gas
28- Comprimendo un gas perfetto in un cilindro isolato, l’energia interna del gas:
a) aumenta
b) diminuisce
c) resta costante
d) è 0
29- La costante R dei gas perfetti è:
a) adimensionale
b) variabile con T
c) dipende dalle unità di misura
d) intera
30- Una mole di He4 a temperatura 0°C e pressione 1Atm ( N= numero di Avogadro):
a) occupa 1m3
b) ha N atomi
c) ha 4N atomi
d) occupa 22,4 m3
14
Domande Onde
1)
Classificare le onde nei due modi fornendo una spiegazione esauriente delle definizioni date.
2)
Cosa viene trasportato durante un fenomeno ondulatorio?
3)
Scrivere l’equazione d’onda descrivendone le componenti.
4)
Enunciare la relazione fondamentale delle onde che lega frequenza, lunghezza d’onda e
velocità chiarendo il significato dei termini e le loro unità di misura.
5)
Che tipo di onda è il suono?
6)
Qual è la velocità del suono nell’aria?
7)
Come cambia la velocità del suono in un altro mezzo?
8)
Enunciare le leggi della riflessione acustica aiutandosi con una rappresentazione grafica.
9)
Enunciare le leggi della rifrazioneacustica aiutandosi con una rappresentazione grafica.
10)
Spiegare il fenomeno dell’eco e citare le condizioni ideali per il suo verificarsi.
11)
Quali sono le caratteristiche del suono e da cosa dipendono?
12)
Classificare le onde sonore in base alla loro frequenza e chiarire i limiti della soglia di
udibilità.
13)
Che tipo di onda è la luce?
14)
Qual è la velocità della luce nel vuoto?
15)
Come cambia la velocità della luce al variare del mezzo in cui si propaga?
16)
Spiegare ed eventualmente disegnare lo spettro elettromagnetico, definendo in modo
esauriente i vari tipi di onda e chiarendo i limiti del visibile.
17)
Che cosa è la luce bianca e cosa succede quando attraversa un prisma ottico?
18)
Enunciare le leggi della riflessione ottica aiutandosi con una rappresentazione grafica.
19)
Enunciare le leggi della rifrazione ottica aiutandosi con una rappresentazione grafica.
20)
Cosa si intende per diffrazione e che cosa rappresenta di importante nella storia della fisica?
21)
Enunciare e spiegare la legge dei punti coniugati.
22)
Descrivere e spiegare le caratteristiche dell’immagine.
23)
Cosa hanno di particolare le lenti divergenti?
15
24)
Definire e spiegare il potere diottrico di una lente.
25)
Classificare le caratteristiche dell’immagine al variare della posizione dell’oggetto rispetto
alla lente.
26)
Descrivere graficamente la costruzione delle immagini tramite una lente convergente,
indicando con chiarezza i punti importanti. ( scegliere come esempio un oggetto rettilineo
posto dove si preferisce).
27)
Cosa si intende per luce pura. Fornire un breve resoconto dell’opera di Newton al riguardo.
16
DOMANDE TERMOLOGIA
1)
Due oggetti diversi ricevono la stessa quantità di calore. Dopo aver spiegato cosa intendi per
calore e temperatura, fornisci almeno due motivi diversi per i quali i due oggetti potrebbero
non avere la stessa variazione di temperatura. ( 6 righe )
2)
Un anello di rame è posto verticalmente con una sbarretta metallica al suo interno, come in
figura. Dopo aver definito il calore specifico e la sua unità di misura, spiega cosa succede
riscaldando il sistema chiarendo, in particolare, se la sbarretta può toccare la parte superiore
dell’anello. ( 8 righe )
3)
Definire e spiegare i modi di trasmissione del calore (10 righe)
4)
Definire il calore specifico, la capacità termica e darne le relative unità di misura. (6 righe)
5)
Cosa si intende per calore latente di fusione, qual è la sua unità di misura e quale legge ne
usa il valore?
6)
Cosa si intende per potere di combustione, qual è la sua unità di misura e quale legge ne
usa il valore?
7)
Spiegare la formula del rendimento di una macchina e indicare un rendimento reale come
esempio.
8)
Scrivere la formula di passaggio da °C a K.
9)
E’ corretto affermare che un corpo caldo possiede più calore di un corpo freddo? Spiegare.
10)
Dopo aver acceso un fiammifero di legno, ci si scottano le dita solo se la fiamma le
raggiunge. Perché questo non avviene appena acceso?
11)
Enunciare la legge della temperatura di equilibrio di una miscela e darne una breve
giustificazione supponendo che non vi siano perdite di calore.
12)
Cosa cambia rispetto al caso precedente se si considera il calore dissipato dal recipiente?
13)
Cosa si intende per massa equivalente del calorimetro?
14)
Enunciare e definire la legge di conduzione del calore.
15)
Quale parametro distingue un buono da un cattivo conduttore di calore?
16)
Cosa si intende per emissività? Darne i possibili valori e chiarire la particolarità del corpo
nero.
17)
Enunciare e spiegare la legge di irraggiamento del calore.
17
18)
Cosa si intende per grado di libertà di un sistema e quanti sono i gradi di libertà al variare
del tipo di molecola?
19)
Spiegare cosa si intende per gas perfetto e quali sono i gas reali che più si avvicinano a tale
modello.
20)
Spiegare la differenza fra calore specifico a volume o pressione costante.
18
DOMANDE TERMODINAMICA
1. Spiegare come si può realizzare una trasformazione isobara.
2. Spiegare come si può realizzare una trasformazione isocora.
3. Spiegare come si può realizzare una trasformazione isoterma.
4. Spiegare come si può realizzare una trasformazione adiabatica.
5. Enunciare e spiegare il I Principio della Termodinamica.( 8 righe )
6. Illustrare l’applicazione del I Principio della Termodinamica ad una
trasformazione isocora.
7. Illustrare l’applicazione del I Principio della Termodinamica ad una
trasformazione isobara.
8. Illustrare l’applicazione del I Principio della Termodinamica ad una
trasformazione isoterma.
9. Illustrare l’applicazione del I Principio della Termodinamica ad una
trasformazione adiabatica.
10.Definire, disegnare e spiegare il Ciclo di Carnot, enunciando il II Principio
della Termodinamica nella forma di Carnot. ( 10 righe )
11.Introdurre e spiegare il concetto di Entropia ed enunciare il II Principio della
Termodinamica nella forma di Boltzmann. ( 10 righe )
12.Enunciare il II Principio della termodinamica secondo Clausius.
13.Enunciare il II Principio della termodinamica secondo Kelvin.
14.Definire e spiegare la variazione dell’energia interna U .
15.Cosa si intende per macchina termica ed a che cosa corrisponde sul diagramma
di Clapeyron.
16.Il lavoro necessario a compiere una trasformazione termodinamica o da essa
prodotto, da cosa è rappresentato sul diagramma di Clapeyron? Darne un
esempio grafico.
19
17.Perché in un gas perfetto devo calcolare due tipi di calore specifico e qual è la
loro relazione?
18.Dare almeno due formule equivalenti per il calcolo del rendimento di un ciclo.
19.Cosa s’intende per ciclo realizzabile e come si determina se uno lo sia o meno?
20.Spiegare la definizione di mole e la sua importanza in considerazione delle
leggi di Avogadro.
21.Qual è la relazione fra i calori specifici di un gas perfetto al variare del tipo di
gas?
22.Enunciare e spiegare l’equazione di stato dei gas perfetti.
20
PROBLEMI FLUIDI
1)
Un tronco fluttua in un fiume con 1/3 del suo volume emerso. Qual è la
sua densità?
2)
Una piscina è a forma di cilindro con un fondo circolare e le pareti
verticali, il diametro della vasca è di 520 cm e la profondità di 160 cm. Trova
la forza risultante sul fondo della piscina.
3)
Per annaffiare si usa un tubo di diametro 3,2 cm nel quale l’acqua scorre
a velocità v=1,3 m/s. Otturando il tubo fino ridurne il diametro a 0,55 cm, qual
è la velocità dell’acqua in uscita?
4)
La diga di Hoover è alta 221 m. Calcola la pressione dell’acqua alla base
della diga. Calcola la velocità di efflusso dell’acqua da una saracinesca posta
10 m sopra il suolo.
5)
In un torchio idraulico sono poste due pedane: una ha un’area di 24 cm2,
mentre l’altra ha un raggio R=25 cm. Che massa è possibile sollevare
esercitando sulla prima pedana una forza di 200 N? Se desidero sollevare la
massa richiesta di 50 cm, di quanto devo abbassare l’altra?
6)
Una nave è immersa in acqua di mare [ ρ= 1,08 g/cm-3 ] per i 2/11 del
suo volume totale. Calcolare la densità media della nave in Kg/m3.
7)
Una mongolfiera sale verso l’alto con accelerazione a=1,1m/s2. Sapendo
che il volume del pallone è di 200 m3 e che la massa del cestello è M=150 Kg,
calcolare la densità dell’aria esterna sapendo che all’interno del pallone l’aria
calda ha densità ρ= 0,75 Kg/m3.
8)
Una sfera di plastica (densità 2 g cm-3) di raggio R = 20 cm contenente
una cavità sferica galleggia semisommersa per metà in acqua. Quanto vale il
raggio r della cavità? (Politecnico di Milano)
9)
Un recipiente vuoto di volume V 400cm 3 e di materiale avente densità
1 600Kg m 3 , galleggia in acqua. Calcolare a quale altezza galleggia sapendo
che la superficie immersa è di 25cm 2 .
10)
Con un torchio idraulico si sollevano 1500 Kg su una piattaforma di
raggio R=1m, applicando sull’altra piattaforma una forza di 1960 N. Qual è il
raggio della seconda piattaforma?
11)
Una conduttura di raggio R1 20cm , si restringe in una strozzatura di
raggio R2 5cm . Sapendo che l’acqua percorre i 20 m prima della strozzatura i
5 s, calcolare la velocità dell’acqua nella strozzatura.
12)
Un’auto ha il finestrino del guidatore di superficie S 400cm 2 . Se essa è
affondata a 10 m di profondità, quale forza bisogna esercitare per romperlo?
13)
In un martinetto idraulico usato per sollevare automobili in una
carrozzeria, il pistone più piccolo ha diametro D1 2,2cm , quello più grande
D2 16,4cm . Se la massa dell’automobile è 1980 Kg, quale forza si deve
applicare sul pistone più piccolo per sollevarla?
14)
Un blocco di ghiaccio ( densità 1g cm 3 ), galleggia in acqua di mare.
Quale frazione del suo corpo è immersa ? Quanta zavorra si deve caricare sul
21
blocco perchè galleggi completamente immerso? [Rispondere alle domande
considerando acqua di mare di densità 1 1,03g cm 3 .
15)
Un sottomarino è immobilizzato sul fondo marino alla profondità di
100m . La superficie del portello di emergenza è di 0,30m2 e la pressione
all’interno è 1Atm. Sapendo che la densità dell’acqua di mare è 1,03g cm 3 ,
calcolare la forza minima necessaria per aprire il portello.
16)
Per svuotare uno scantinato dall’acqua piovana viene impiegata una
pompa che riesce a spingere 5 litri/s di acqua, attraverso una manichetta di 2
cm di diametro, fino al piano della strada che si trova a 5 m sopra il pelo
dell’acqua.
Quale potenza sta sviluppando la pompa? (S.Anna)
17)
Un cubo di lato L = 0.608 m che pesa nel vuoto P = 4450 N, immerso in
un liquido di densità ρ=944kg/m3 . Il lato superiore del cubo dista L/2 dalla
superficie del liquido.
Ricordando che la pressione atmosferica vale Pa=1.013x105 N/m2 , si
determini:
a. la forza totale di pressione esercitata sulla superficie superiore del cubo
b. la forza totale di pressione esercitata sulla superficie inferiore del cubo
c. la spinta di Archimede che agisce sul cubo.(Galileiana 2006)
18)
Calcolare la pressione esercitata da una colonna di olio alta 25m, sul
fondo di un recipiente. ( olio 820 Kg m 3 )
19)
Si consideri un tubo di Venturi. La sezione più grande A è 5 volte quella
più piccola a=3 cm2 ed in essa la pressione vale 5 Atm. Calcolare con tre
cifre significative:
1. i valori delle due velocità nelle sezioni sapendo che la pressione in a
vale 0,01 Atm.
2. la portata corrispondente. ( Ingegneria ’94 )
20)
In un martinetto idraulico usato per sollevare automobili in una
carrozzeria, il pistone più piccolo ha diametro D1 2,2cm , quello più grande
D2 16,4cm . Se la massa dell’automobile è 1980 Kg, quale forza si deve
applicare sul pistone più piccolo per sollevarla? [ 2 ]
21)
Un blocco di ghiaccio ( densità 1g cm 3 ), galleggia in acqua di mare.
Quale frazione del suo corpo è immersa ? Quanta zavorra si deve caricare sul
blocco perchè galleggi completamente immerso? [Rispondere alle domande
considerando acqua di mare di densità 1 1,03g cm 3 . [ 2 ]
22)
Un sottomarino è immobilizzato sul fondo marino alla profondità di
100m . La superficie del portello di emergenza è di 0,30m2 e la pressione
all’interno è 1Atm. Sapendo che la densità dell’acqua di mare è 1,03g cm 3 ,
calcolare la forza minima necessaria per aprire il portello.
[2]
22
23)
Un cubo di lato L = 0.608 m che pesa nel vuoto P = 4450 N, immerso in
un liquido di densità ρ=944kg/m3 . Il lato superiore del cubo dista L/2 dalla
superficie del liquido.
Ricordando che la pressione atmosferica vale Pa=1.013x105 N/m2 , si
determini:
a. la forza totale di pressione esercitata sulla superficie superiore del cubo [1]
b. la forza totale di pressione esercitata sulla superficie inferiore del cubo [1]
c. la spinta di Archimede che agisce sul cubo.(Galileiana 2006)
[1]
24)
Per svuotare uno scantinato dall’acqua piovana viene impiegata una
pompa che riesce a spingere 5 litri/s di acqua, attraverso una manichetta di 2
cm di diametro, fino al piano della strada che si trova a 5 m sopra il pelo
dell’acqua.
Quale potenza sta sviluppando la pompa? (S.Anna)
[4]
25)
Calcolare la pressione esercitata da una colonna di olio alta 25m, sul
fondo di un recipiente. ( olio 820 Kg m 3 ) [1]
26)
Si consideri un tubo di Venturi. La sezione più grande A è 5 volte quella
più piccola a=3 cm2 ed in essa la pressione vale 5 Atm. Calcolare con tre
cifre significative:
1. i valori delle due velocità nelle sezioni sapendo che la pressione in a
vale 0,01 Atm.
2. la portata corrispondente. ( Ingegneria ’94 )
[3]
27)
Il getto del lavaggio di una stazione esce spinto da una pressione di
196 N / cm 2 alla velocità di 62,6 m/s. Se il foro d’uscita ha un’area di 0,5cm 2 ,
trovare la portata del flusso.
28)
Dei pompieri vogliono inviare un getto d’acqua a 20 m di altezza. Qual è
la pressione minima necessaria per avere una portata di 50 lt/s?
29)
Un cilindro contenente liquido è chiuso da uno stantuffo di area 5cm 2 sul
quale è esercitata una forza di 80N. Trovare la pressione sul liquido.
30)
Un getto d’acqua viene sparato da una cannella posta a 5 m di altezza e
deve riversarsi in una fontana posta a 10 m di distanza dalla base della
cannella. Quale deve essere la velocità di uscita del getto? Se frappongo
23
un’altra fontana a 2,5 m di altezza e 5 m di distanza quali devono essere ora le
velocità dei due getti?
31)
Un parallelepipedo di legno di dimensioni 10 20 30cm 3 , pesa 50 N.
Trovare la densità relativa del legno.
32)
Un cilindro di base 10cm 2 contiene mercurio fino all’altezza di 5 cm e
acqua per un altezza di 20 cm. Trovare la pressione sul fondo.
( Hg 13,56 g / cm3 )
33)
Un bicchiere di plastica di forma cilindrica di base 5cm 2 e altezza 10 cm
galleggia in un recipiente d’olio. Qual è la quantità massima d’acqua contenuta
nel bicchiere. ( olio 0,9 g / cm 3 )
34)
Un martinetto ha la sezione piccola s 40cm 2 e quella grande S 600cm 2 .
Se si vuole sollevare di 6 cm un corpo di massa M=900 Kg, quali sono la forza
e l’abbassamento da applicare?
35)
Un getto d’acqua esce da un rubinetto di portata Q=1 lt/s e area A 1cm 2 .
Calcolare la sezione del getto dopo 60 cm di caduta.
36)
In un torchio idraulico il pistone grande ha sezione S 1000cm 2 mentre
quello piccolo s 40cm 2 . Se al pistone più grande si applica una forza F=78 N,
quale peso si riesce a sollevare con quello più grande?
37)
Assumendo la densità del sangue uguale a quella dell’acqua, il raggio
dell’aorta uguale ad 1 cm e la portata corrispondente al flusso cardiaco uguale
a 5 Kg/min; qual è la velocità media del flusso sanguigno nell’aorta?
24
38)
Quando un sottomarino si immerge a 120 m di profondità, qual è la
pressione che devono esercitare le pompe per espellere l’acqua?
39)
Qual è la minima superficie di un blocco di ghiaccio di spessore 30 cm
perché possa sostenere senza affondare un’auto del peso di 10780 N?
( ghiaccio 920Kg / m3 )
40)
Nel fianco di una nave si apre una falla quadrata di 20 cm di lato, a 2 m
di profondità. Trovare la forza necessaria per chiuderla.
41)
Il getto del lavaggio di una stazione esce spinto da una pressione di
196 N / cm 2 . Trovare la velocità di uscita dell’acqua.
42)
Un acquedotto ha una pressione di 29,4 N / cm 2 , qual è l’altezza massima
cui si può mandare l’acqua con un idrante?
43)
Un parallelepipedo di legno del peso di 50 N ha gli spigoli di lunghezza
10, 20 e 30 cm. Quale pressione esercita se appoggiato sulla base maggiore? E
sulla minore?
44)
Quale forza mantiene due emisferi di raggio 10 cm accostati se
all’interno è stato fatto il vuoto?
45)
La densità del ghiaccio è 1 0,92Kg / dm 3 mentre quella dell’acqua di
mare è 2 1,12Kg / dm 3 . Quale percentuale di un iceberg rimane immersa?
46)
Calcolare la pressione esercitata da una colonna d’acqua alta 15 m.
47)
Una cisterna è riempita d’acqua fino all’altezza di 20 m. Un foro è
praticato ad un’altezza di 15 m da terra:
i) determinare la gittata x dell’acqua che fuoriesce.
ii) Può essere praticato un foro ad un’altra altezza che produca la stessa
gittata? Se sì, dove?
48)
I due bracci di un tubo a U contengono acqua e mercurio. L’altezza della
colonna d’acqua è 1 m, calcolare l’altezza della colonna di mercurio.
( Hg 13,56 g / cm3 )
49)
Un lingotto d’oro ha massa 5 Kg. Se immerso in acqua ha un peso di
39,2 N. Determinarne il volume. ( Au 19,3g / cm 3 )
25
50)
Nel fianco di una nave si apre una falla di 20cm 2m , sotto la linea di
galleggiamento a profondità 1 m. Trovare la forza necessaria per chiuderla.
51)
Il getto di un lavaggio di una stazione di servizio esce spinto da una
pressione di 20Kg p / cm 2 . Trovare la velocità di uscita dell’acqua. Se il foro di
uscita dell’acqua ha un’area di 0,02m 2 , trovare la quantità d’acqua che esce ogni
secondo e la forza esercitata sulla carrozzeria di una macchina di superficie 4m 2 .
Problema 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Punteggio 1 1 1 1 2 1 2 2 1 1 1,5 1 1 2 1 3 2 1 2,5
RISPOSTE:
1)
3)
4)
9)
10)
11)
12)
48)
51)
666,7 Kg m 3
44m s 1
23 Atm _ 64,3m s 1
9,6cm
0,36m
64m s 1
8000N
0,07m
63m / s _ 1,26m 3 / s _ 7,84 10 6 N
26
PROBLEMI TERMOLOGIA
1)
The Blackbird SR-71, which measures 32,76 metres, is the fastest airplan of the world. It
reaches the speed Mach3 ( 1020 m/s ) fliyng 25.000 metres high. When it lands after a long
trip, at the moment of landing, it’s so hot that it can’t be touched for more than a half an
hour and besides it’s long 15 centimetres more than at the take-off. Knowing that
24 10 6 K 1 and that the initial temperature was 23°C. find the Blackbird’s temperature
at the moment of landing.
2)
The Akashi Kaikyo Bridge in Japan is the longer hanging bridge in the world. It’s 3910
metres long and it’s steel made ( 12 10 6 K 1 ). How much is the difference between its
longeness in a summer day when the temperature is 30°C and that in a winter day when the
temperature is -5°C? [ l 1,64m ]
3)
A 150 g di acqua viene trasferita una certa quantità di calore che ne alza la temperatura di
13°C. Trasferendo la stessa quantità di calore ad una massa equivalente di un’altra sostanza
se ne aumenta la temperatura di 61°C. Qual è il calore specifico di quest’ altra sostanza?
[ c=891,8 J/Kg K ]
4)
Per fare del vapore si forniscono 5,6 10 5 J di calore a 0,22 Kg di acqua ad una temperatura
iniziale di 50°C. Trova la temperatura finale del vapore. ( QLV 22,6 10 5 J / Kg )
5)
Un calorimetro di rame ha massa m1= 240g e la sua temperatura è t1=25°C. Qual è la
temperatura finale se nel calorimetro vengono versati 100g d’acqua a temperatura t2=90°C?
ccu=0,093 cal/g°C.
6)
La parete di una casa ha spessore 24cm e la conducibilità termica dei mattoni è k=0,6
[W/mK]. Se all’interno della casa, la temperatura è 18°C e all’esterno è 4°C, quanto calore
viene disperso dalle pareti dell’intera casa di superficie 150m² nell’arco di una giornata?
[ 4,536 108 J ]
7)
Calcolare il rapporto tra le variazioni di un disco e di una sfera di rame sottoposti ad una
variazione di temperatura di 300K.( cu 17 10 6 K 1 )
8)
3lt di acqua a 65°C vengono mescolati con altra acqua a 30°C. Sapendo che la temperatura
di equilibrio è di 40°C, stabilire la massa d’acqua aggiunta.
9)
Quanto calore è necessario per far evaporare completamente 1Kg di ghiaccio a -5°C?
(QLF 80cal / g; QLV 140cal / g )
10)
Un’asta e un corpo solido di vetro Pyrex ( Py 4 10 4 K 1 ) sono riscaldati. L’asta subisce
una variazione di temperatura di 100°C ed è lunga 1m; il corpo ha volume 2 m3. Quale deve
essere la variazione di temperatura del corpo affinché le variazioni percentuali di lunghezza
e volume siano le stesse?
11)
Un’asta di alluminio ( 23,00 10 6 K 1 ) è lunga 25cm alla temperatura di 25°C. Calcola
la lunghezza dell’asta a 0°C. [l=24,99cm]
27
12)
Un’asta di metallo si allunga dello 0,40% con un aumento di temperatura di 500K. Calcola il
coefficiente di dilatazione del metallo. [ 8 10 6 K 1 ]
13)
Somministrando ad un blocco di ferro di massa 1,2Kg, 3,45 10 4 J di calore, la sua
temperatura aumenta di 62,5°C. Calcola il calore specifico e la capacità termica del corpo.
J
J
[ c 460
]
; C 552
Kg K
K
14)
I calori latenti di fusione di ferro e piombo sono rispettivamente:
QLF ( Fe) 0,28 10 6 J / Kg
QlF ( Pb) 2,30 10 4 J / Kg
Avendo m1 85g di ferro e m2 0,75Kg di piombo alla temperatura di fusione, quale dei
due richiede la maggiore energia per essere fuso? Qual è il rapporto tra i due calori?
[ Ferro;
1,38 ]
15)
Una massa di 650g di ossigeno liquido evapora assorbendo un’energia pari a 33.000 cal.
Calcola il calore latente di vaporizzazione dell’ossigeno. [ QLV 2,13 10 5 J / Kg ]
16)
Un litro di petrolio ( p 3,3 10 4 C 1 ) , è contenuto in un recipiente di capacità 1,02Lt.
Qual è il massimo aumento di temperatura che si può fornire senza che il petrolio trabocchi?
Qual è il calore fornito in tal caso se il calore specifico del petrolio è c p 720 J / Kg K ?
17)
In una pentola d’alluminio di massa 0,512 Kg di alluminio sono contenuti 1,753 Kg di acqua
bollente; vi si gettano 0,112 Kg di ghiaccio fondente e si agita il tutto con un cucchiaino di
ferro di massa 0,342 Kg alla temperatura ambiente di 15°C, mantenendo il tutto ben riparato
dalle perdite di calore. Quale sarà la temperatura finale?
(cal 0,217cal / g C; c fe 0,113cal / g C; QLF ( ghiaccio ) 79,7cal / g )
18)
Uno scaldabagno elettrico da 1000W, porta 80lt d’acqua da 20°C ad una temperatura T in 5h
e 20’. Qual è la temperatura finale dell’acqua se il rendimento dello scaldabagno è del 70%?
Con la stessa energia e lo stesso rendimento, qual è lo spazio percorso da un’auto di 1000
Kg su una strada pianeggiante con coefficiente d’attrito 0,15 e resistenza dell’aria
costante F=1000N?
19)
Un motorino di massa M=100 Kg viene guidato da un uomo di 70 Kg su una salita con
pendenza del 10% per 10 Km. Se il coefficiente d’attrito della strada è 0,15 e il motore
ha un rendimento del 20%, calcolare il consumo di miscela ( pc 3,8 10 7 J / Kg ). Se il
motorino mantiene una velocità costante di 30 Km/h, calcolare la potenza del motore.
20)
Per mantenere costante la temperatura di una stanza a 22°C, occorre immettere nella stanza
ogni ora una quantità di calore Q1 295 105 J . Tale quantità di calore può essere fornita o
da una stufa elettrica o da un condizionatore che assorbe dall’ambiente esterno, supposto a
temperatura -8°C,una quantità di calore Q 2. Calcolare la potenza minima della stufa e del
condizionatore e il costo orario di ciascuna machina sapendo che il costo di un KWh è pari a
0,80€.
28
21)
Un contenitore ha una massa equivalente me 200 g e contiene 0,8 lt di acqua alla
temperatura di 20°C. Vi viene versata dentro 1,5 lt d’acqua a temperatura t 2 . Determinare
tale temperatura sapendo che la temperatura di equilibrio sarà di 40°C.
22)
Un’auto di massa 800Kg percorre una salita con pendenza del 12%, per 2 Km a velocità
costante v0 40Km / h . Se il coefficiente d’attrito del suolo è 0,2 , il rendimento del
motore è 18% , il potere calorifico della benzina è pc 4,5 10 7 J / Kg e la sua densità è
890Kg / m 3 , calcolare il consumo in litri della benzina.
[ 0,7 lt ]
23)
Per scaldare a 60°C, 100 lt d’acqua si usa una caldaia a carbone ( pc 2,79 10 7 J / Kg ). Se
l’acqua si trova inizialmente a 17°C e sono necessari 6,4 Kg di carbone, Qual è il
rendimento della caldaia?
24)
Un calorimetro di rame ha massa m1 240g e la sua temperatura è t1 25C. Qual è la
temperatura finale dopo che nel calorimetro vengono versati m2 100g di acqua alla
temperatura t 2 90C ? ( ccu 0,093cal / g C; me (calorimetro) 28g ) [ 68°C ]
25)
Una parete è costituita di mattoni la cui conducibilità è : 1,5 10 3 cal / cm C s e il cui
spessore è di 20 cm. Supponendo che le temperature interna ed esterna siano rispettivamente
20°C e -5°C, si determini la quantità di calore che attraversa 12m 2 di parete in 1h.
[ 810 Kcal]
26)
Una parete in vetro di spessore 5 cm si trova a contatto con una parete in legno di spessore
sconosciuto. Le temperature rilevate dalle due parti delle pareti valgono nell’ordine 50°C,
25°C, 25°C e0°C. Si determini lo spessore d della parete di legno.
( vetro 83,6 J / m s K ; legno 8,36 J / m s K ) [ d=5 mm ]
27)
La potenza della radiazione solare appena fuori dell’atmosfera terrestre vale 1350W / m 2 .
Tenendo conto che la distanza Terra-Sole vale circa 150 10 9 m e che il raggio del Sole vale
6,96 10 8 m , si determini la temperatura media della superficie solare che emana tale
energia.
[ T=5760 K ]
28)
Una finestra, avente spessore di 0,60 cm, misura 75cm x 42cm. Calcola quanto calore
fluisce al minuto attraverso la finestra se la temperatura interna è di 20°C e quella esterna di
5°C. ( vetro 83,6 J / m s K )
[ Q=40KJ/min ]
29)
Assumendo che la tua temperatura corporea sia di 37,2°C e quella dell’ambiente che ti
circonda di 21,8°C, determina quanto tempo ci vuole per consumare l’energia acquistata
mangiando un gelato di 306 calorie. Assumi che la tua superficie sia di 1,22m 2 e
l’emissività e=0,915. ( cost. di Stefan- Boltzmann, z 5,67 10 8 )
[t=3,29h]
30)
A copper rod 95cm long is used to poke a fire. The hot end of the rod is maintained at 87°C
and the cool end has a constant temperature of 24°C. What is the temperature of the rod 23
cm from the cool end?
[T=39°C]
29
31)
Due aste di metallo, una di rame e l’altra di piombo, sono collegate in parallelo a una
temperature di 21°C ad un’estremità e di 112°C all’altra. Entrambe le aste misurano 0,75 m
di lunghezza e l’asta di piombo ha un diametro di 2,6 cm. Se il flusso di calore totale
attraverso le aste è 33,2J/s, qual è il diametro dell’asta di rame?
( piombo 34,3J / m s K ; rame 395J / m s K ) [D=2,87cm]
32)
Due aste di metallo di uguale lunghezza, una di alluminio e l’altra di acciaio inossidabile,
sono collegate in parallelo, ad una temperatura di 10°C ad un’estremità e di 108°C all’altra.
Entrambe le aste hanno lo stesso diametro D=2,5 cm. Calcolare la loro lunghezza se il flusso
di calore che le attraversa è di 27,5 J/s. ( allu min io 217 J / m s K ; acciaio 16,3J / m s K )
[L=0,408 m]
33)
Una finestra, avente spessore d cm, misura 75cm x 42cm. Sapendo che il calore che
fluisce al minuto attraverso la finestra se la temperatura interna è d 20°C e quella esterna di
5°C, vale 4,25 10 6 J , calcola lo spessore d della finestra. ( vetro 83,6 J / m s K )
[ d= 0,0055 m ]
34)
Una lampada UVA emette calore al ritmo di 2000J/min in una stanza a temperatura
ambiente T= 20°C. Sapendo che la superficie della lampada è di 200cm 2 , considerando la
sua emissività e=0,345, calcolare la temperatura della lampada. ( cost. di Stefan- Boltzmann,
[ T=560°C ]
z 5,67 10 8 )
30
PROBLEMI TERMODINAMICA
Ricorda la legge di AVOGADRO (n°=6,022∙10-23)
QL=334∙103 J/Kg
c(ghiaccio)=2093J/Kg∙K
Problema 1- 4 moli di Ossigeno (biatomico) compiono un ciclo ABCA composto da: una
trasformazione isocora, un’isoterma e un’isobara nell’ordine dato. Sapendo che:
PA= 1 Atm.
PB= 2 Atm
VA= 2 Lt
Tc= 6,01K
Calcolare: a) il grafico del ciclo
b) i calori scambiati nelle varie trasformazioni
c) il lavoro totale del ciclo
d) il rendimento del ciclo.
Problema 2- Dato il seguente ciclo termodinamico:
siano A lo stato in basso a sinistra, B,C e D percorsi in senso orario. Sapendo che:
3
p A 2 Atm; pC 4 Atm;V A 2lt ;VB V A ;VC 2V A ;VD 3VB ; determinare il rendimento
4
del ciclo e dire se è realizzabile.
Problema3- Data la seguente macchina:
Siano AB isoterma, BC isobara e CA isocora e sia n=1,5 e il gas biatomico. Sapendo che:
TA 450K ;VB 6lt ;VC 2lt ; determinare le variazioni di entropia delle tre trasformazioni
e il rendimento della macchina.
31
Esercizi1) In un processo termodinamico, 1 mole di un gas perfetto monoatomico subisce un’espansione
isobara da V1=1Lt a V2= 4 Lt, assorbendo una quantità di calore Q= 760J.
Sapendo che la pressione è di 1 Atm, calcolare:
a) la variazione di temperatura
b) il lavoro scambiato.
2) Ad 1 mole di un gas perfetto monoatomico chiuso in un cilindro da un pistone di massa
trascurabile, viene fornita una quantità di calore Q= 400J che lo fa espandere. Se la
temperatura è costante, calcolare la variazione di pressione sapendo che: Vf = 2Vi = 100Lt.
3) Un gas perfetto monoatomico occupa un recipiente sigillato di volume V = 200Lt a pressione
P = 5Atm e temperatura T = 300K. Se si cedono al gas 100J di calore, calcolare:
a) il numero di moli
b) il lavoro scambiato
c) la pressione finale.
4) Un gas ha una temperatura di 310K e una pressione di 101KPa. Calcola il volume occupato
da 1,25 moli del gas.
5) Rispetto al problema precedente, assumendo che le molecole del gas siano equiparabili a
sferette di diametro 2,5∙10-10m, calcola la percentuale di volume occupata dalle molecole del
gas.
6) Calcola il lavoro necessario a portare a 60°C , 2Kg di ghiaccio a temperatura -10°C.
7) 2 moli di un gas contenuti in un recipiente chiuso da un pistone su cui è posata una massa in
modo che la pressione sia 2 10 5 Pa , viene fatto espandere da 10 lt a 11 lt fornendo 700 J di
calore. Determinare il numero di gradi di libertà del gas
32
RISPOSTE
Problema1
Q(AB)=500J
Q(BC)=280J
Q(CA)=-700J
LTOT=80J
η = 10,2%
Problema2
η=19%
η=75%
SI
Problema3
S AB 13,7 J / K
S BC 48,2 J / K
S CA 34,4 J / K
15%
Es.1
Es.2
Es.3
Es.4
Es.7
ΔT = 36,5K
L= 300J
ΔP = 2885Pa
(T=69,4K)
(Pf=5769Pa)
n=40,5
L=0
Pf=5,003Atm
32lt
f=3 (monoatomico)
33
