es_termodinam

Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia – sede S. Luigi
FISICA - ESERCIZI DI CALORIMETRIA, TERMODINAMICA e METABOLISMO
1. Si vuole progettare un termometro a mercurio con sensibilità 5 mm/oC. Se il raggio del capillare è
R = 0,1 mm e sapendo che il coefficiente di dilatazione volumica del mercurio è β = 1,82·10-4 oC-1, si
calcoli:
a) Il volume Vo di mercurio necessario: (8,63 ·10-7 m3)
2. In un recipiente contenente azoto (M = 28) viene fatto un vuoto di 10-10 mmHg. Trovare:
a) Quante molecole di azoto per cm3 sono contenute nel recipiente a 20 oC: (3,3·106 molec/cm3)
b) La massa corrispondente: (152,9·10-18 g/cm3)
c) La temperatura alla quale deve essere portato il recipiente per migliorare il vuoto di un fattore 10,
mantenendo invariati volume e contenuto del recipiente: (29,3 K)
3. Un atleta (M = 83 kg, S = 2 m2) su una bicicletta (m = 3 kg) fa una salita di pendenza 4,3% con velocità
v = 15,3 km/h. Se il suo rendimento muscolare è del 16% e conoscendo il potere calorico dell’ossigeno
k = 4,83 kcal/l, calcolare:
a) Il lavoro fatto in 1 ora contro la gravità: (554·103 J/h)
b) Il suo indice metabolico (MR) nelle unità pratiche d’uso: ( 413,6 kcal/(m2·h) )
c) Il consumo di ossigeno in litri al minuto: (2,85 l/min)
4. Una persona con una superficie corporea di 2,2 m2 consuma 0,23 litri di ossigeno al minuto per il suo
metabolismo basale. Trovare:
a) Il suo indice metabolico basale (MBR): (35,2 W/m2)
b) L’energia fisiologica minima giornaliera: (6,7106 J)
c) La perdita di peso settimanale con una dieta a 1300 kcal al giorno, supponendo che bruci solo grassi
(contenuto calorico 9,3 kcal/g): (0,226 kg)
5. Un bambino, dopo un’intensa attività fisica, va a riposare in una stanza a 37 oC, dove gli si misurano
indice metabolico 72 W/m2 e superficie corporea 1,2 m2. Considerando che l’O2 è presente nell’aria al
20,1% e che il sudore ha calore di vaporizzazione Qv = 575,8 kcal/kg, calcolare:
a) L’energia in kcal prodotta in un’ora dal suo metabolismo: (74,3 kcal/h)
b) Il volume d’aria inspirato in un’ora: (0,0765 m3/h)
c) La traspirazione in sudore in g/min: (2,15 g/min)
6. Un soggetto, con superficie corporea S = 1,5 m2 e temperatura della pelle 35 oC, si trova in una stanza a
28 oC. Sapendo che σ = 1,36·10-11 kcal s-1 m-2 K-4 e considerando un potere emissivo pari ad 1, si
calcoli:
a) L’irraggiamento orario: (58 kcal/h)
b) Il sudore che dovrebbe evaporare per ottenere lo stesso risultato se la stanza fosse a temperatura
corporea (come calore di evaporazione si usi 580 kcal/kg): (0,1 kg/h)
7. In una stanza di volume V = 60 m3 si misura un’umidità relativa del 50% e una temperatura di 10 oC.
Sapendo che la pressione di vapor saturo a 10 oC è pvs(10 oC) = 9,2 mmHg, si calcoli:
a) La pressione parziale di vapor acqueo nell’aria: (613,1 Pa)
Se la stanza viene riscaldata a 24 oC, sapendo che pvs(24 oC) = 22,4 mmHg, si calcoli:
a) La nuova umidità relativa nella stanza: (21,6%)
b) L’acqua che è necessario far evaporare affinchè l’umidità relativa torni al 50%:
(0,37 kg)