FISICA GENERALE II
21 Febbraio 2012
1) Un sistema termodinamico isolato è costituito da 5 moli di gas ideale
in contatto termico con una sorgente a una temperatura di 20°C.
Inizialmente il gas è alla pressione po e successivamente viene fatto
espandere fino a raggiungere la pressione p1 = po/10. Sapendo che
nell'espansione la sorgente cede la quantità di calore Q = 6 kcal, si
determini la variazione di entropia del gas e si stabilisca se la
trasformazione è reversibile o irreversibile.
(1 cal = 4.1868 J;
R = 8.341 J/K-mol)
2) Una sfera conduttrice di raggio R1 = 20 cm è portata a un potenziale
V0 = 104V (potenziale all’infinito uguale a 0) ed è poi messa a contatto
con una sfera neutra di raggio R2 = 30 cm. Le due sfere vengono
quindi separate. Calcolare:
a) La carica iniziale q0 sulla sfera di raggio R1 (cioè la carica subito
dopo che la sfera è stata portata al potenziale V0);
b) Il potenziale (rispetto all’infinito) di ciascuna delle due sfere quando
esse sono a contatto;
c) La carica su ciascuna delle due sfere dopo che esse sono state
separate.
3) Una spira circolare di raggio R = 8 cm è percorsa da una corrente di
intensità i = 0.2 A. Il versore ortogonale al piano della spira,
concordemente orientato con la corrente secondo la regola della vite
destrogira, è uN = 0.6 ux – 0.8 uy. La spira è posta in un campo
magnetico uniforme B = Bxux + Bzuz con Bx = 0.25 T e Bz=0.30 T.
Calcolare:
a) Il momento magnetico della spira, in modulo e in notazione vettoriale;
b) Il momento torcente che agisce sulla spira, in modulo e in notazione
vettoriale.
4) A due condensatori di capacità C1 = 300 pF e C2 = 2C1 posti in serie,
è collegato un generatore che mantiene una differenza di potenziale
costante V0 = 400 V. Lo spazio fra le armature del primo condensatore
viene completamente riempito da un dielettrico con costante dielettrica
relativa k = 4. Calcolare prima e dopo l’inserimento del dielettrico: a) La
capacità equivalente; b) L’energia elettrostatica immagazzinata dal
sistema; c) La carica libera sulle armature; d) La differenza di potenziale
ai capi di ciascun condensatore.
