RinfPot_Cap12_Amaldi

Ugo Amaldi L’Amaldi per i licei scientifici.blu
CAPITOLO 12 Il primo principio della termodinamica
I concetti fondamentali
Completa le seguenti frasi
1
Lo stato del sistema “gas perfetto” è descritto da tre grandezze: il
……………………………
che occupa,
la sua …………………………… e la …………………………… che esercita contro le pareti.
2
L’energia
……………………………
di un sistema fisico dipende soltanto dalle
……………………………
in cui
esso si trova e non dalla sua …………………………….
3
Nel caso del gas
………………… della
……………………………
l’energia interna è U = l/2 nRT, dove l è il numero di
molecola del gas, n è il numero di …………………… del gas e R = 8,315 J/(mol · K)
è la …………………………… dei gas.
4
Si ha equilibrio
……………………………
…………………………… e
5
Il principio
chimico.
……………………………
……………………………
quando si realizzano contemporaneamente equilibrio
della termodinamica afferma che, se il corpo A è in
termico con un corpo C e anche un altro corpo B è in
……………………………
termico con C, allora A e B risultano in …………………………… termico tra loro.
6
Una trasformazione
……………………………
ottenuta mediante un numero
è un procedimento ideale in cui la trasformazione risulta
……………………………
di stati di equilibrio intermedi, ognuno dei quali
differisce …………………………… da quello precedente.
7
Le trasformazioni adiabatiche avvengono senza scambi di
……………………………
tra il sistema fisico
in esame e l’…………………………… esterno.
8
Il lavoro compiuto dal sistema durante l’espansione a …………………………… costante è pV.
9
Il lavoro compiuto nel corso di una trasformazione ciclica è uguale all’…………………………… della
parte di piano racchiusa dalla linea che rappresenta la …………………………… nel grafico p-V.
10 Primo principio della termodinamica: la variazione di energia
……………………………
il
è uguale al
assorbito meno il …………………………… compiuto dal sistema: U = Q – W, dove
……………………………
sistema, mentre il
……………………………
……………………………
Qè
……………………………
……………………………
se entra nel sistema e
W è
……………………………
……………………………
se esce dal
se fatto dal sistema e
se fatto sul sistema.
Nome…………………………… Cognome……….…………………. Classe………… Data……………
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11 In una trasformazione
……………………………
CAPITOLO 12 Il primo principio della termodinamica
U = Q. In una trasformazione
……………………………
e in
una trasformazione …………………………… Q = W. In una trasformazione ……………………………………… U
= –W.
12 Per un gas perfetto di massa
libertà, il calore specifico a
……………………………
……………………………
M, la cui molecola ha l
costante è
……………………………
……………………………,
di
mentre il calore
specifico a …………………………… costante è ……………………………
13 L’equazione delle …………………………… reversibili è pV = p0V0, dove  = cp/cv.
Esercizi
1
Calcola l’energia interna di 3,7 moli di gas monoatomico alla temperatura di 75 °C.
2
Calcola l’energia interna di 2,8 moli di gas biatomico alla temperatura di 75 °C.
3
Il gas racchiuso in un cilindro di base 25 cm2 si espande a pressione atmosferica sollevando il
pistone di 4,0 cm.
 Calcola il lavoro compiuto dal gas.
4
Un sistema effettua prima la trasformazione AB e poi la trasformazione BC rappresentate nel
diagramma.
 Calcola il lavoro fatto dal sistema nella trasformazione dallo stato A allo stato B.
5
Un gas a pressione 1,2  105 Pa riceve 3,2  104 J e si espande di 9,5  10–3 m3.
 Calcola la variazione della sua energia interna.
6
Durante una trasformazione isoterma alla pressione di 2,8  105 Pa un gas perfetto si espande da
7,0 dm3 a 11 dm3.
 Calcola il calore assorbito dal gas.
Nome…………………………… Cognome……….…………………. Classe………… Data……………
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CAPITOLO 12 Il primo principio della termodinamica
Piccole sfide
1
Un contenitore con pareti isolanti è diviso in due parti uguali da un setto. In una metà è contenuto
un gas perfetto a temperatura T, mentre nell’altra c’è il vuoto. Viene praticato un piccolo
forellino nel setto, che consente il passaggio delle molecole del gas.
 Stabilisci la temperatura del gas quando il sistema è all’equilibrio.
2
Una massa di 2,0 g di elio è racchiusa in un cilindro; il volume è di 2,0 litri e la temperatura di
0 °C. Il gas viene riscaldato in modo che p/V sia costante fino a quando il volume è raddoppiato.
Poi il riscaldamento continua a pressione costante fino a raggiungere un volume di 5,0 litri.
Successivamente la pressione è ridotta al valore iniziale, a volume costante, e infine il gas viene
riportato nelle condizioni iniziali a pressione costante. Tutte le trasformazioni sono reversibili.
 Si disegni il diagramma del ciclo, nel piano (p, V).
 Si determini il valore di p, V, T, ai vertici del ciclo.
 Si determinino il calore e il lavoro scambiati in ogni trasformazione, e il verso dello scambio.
Si supponga ora che un motore usi il ciclo precedente.
 Quante volte il ciclo deve essere ripetuto per sollevare di 80 metri una massa di 650 kg?
 Quanto calore deve essere complessivamente fornito al gas?
(Tratto dalle Olimpiadi della Fisica, selezione regionale, 1990)
Nome…………………………… Cognome……….…………………. Classe………… Data……………
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