Anno scolastico 2008/'09 prof. Elisabetta Tempestini VERIFICA FORMATIVA – MACCHINE A FLUIDO classe 4 M – 2 aprile 2009 Esercizio 1 Un volume di ossigeno (O2), di volume massico iniziale v1 = 0,83 m3/kg alla temperatura t1= 20 °C, contenuto in un recipiente diatermico, viene compresso fino alla pressione p2 = 2 MPa che viene mantenuta costante. Una volta raggiunto l'equilibrio, la temperatura del gas è aumentata di 80 °C ed il volume è diventato v2 = v1/10. Determinare la quantità di calore q scambiata dal gas con l'ambiente esterno. Esercizio 2 Un gas ideale, inizialmente a temperatura T1 = 300K, compie una trasformazione adiabatica al termine della quale si raffredda di T = T1 - T2 = -5 K. Utilizzando il lavoro ottenuto durante tale processo, il gas viene riportato, a pressione costante, al volume iniziale v3 = v1. Determinare la temperatura finale del gas. Esercizio 3 Un gas ideale si espande secondo la politropica reversibile pv2 = cost. Sapendo che la temperatura iniziale è T1 = 400 K e che il gas compie il lavoro L = 2 kJ/kg, determinare la temperatura finale T2 ed il calore scambiato nella trasformazione. Anno scolastico 2008/'09 prof. Elisabetta Tempestini VERIFICA FORMATIVA – MACCHINE A FLUIDO classe 4 M – 2 aprile 2009 Esercizio 1 Un volume di ossigeno (O2), di volume massico iniziale v1 = 0,83 m3/kg alla temperatura t1= 20 °C, contenuto in un recipiente diatermico, viene compresso fino alla pressione p 2 = 2 MPa che viene mantenuta costante. Una volta raggiunto l'equilibrio, la temperatura del gas è aumentata di 80 °C ed il volume è diventato v2 = v1/10. Determinare la quantità di calore q scambiata dal gas con l'ambiente esterno. Esercizio 2 Un gas ideale, inizialmente a temperatura T1 = 300K, compie una trasformazione adiabatica al termine della quale si raffredda di T = T1 - T2 = -5 K. Utilizzando il lavoro ottenuto durante tale processo, il gas viene riportato, a pressione costante, al volume iniziale v3 = v1. Determinare la temperatura finale del gas. Esercizio 3 Un gas ideale si espande secondo la politropica reversibile pv2 = cost. Sapendo che la temperatura iniziale è T1 = 400 K e che il gas compie il lavoro L = 2 kJ/kg, determinare la temperatura finale T2 ed il calore scambiato nella trasformazione. Esercizio 4 Un sistema, passando dallo stato 1 allo stato 2 lungo la trasformazione 1A2, assorbe il calore Q = 50 kcal e compie un lavoro L = 25 kcal. Se invece segue la trasformazione 1B2, il calore assorbito è Q = 30 kcal. a) Quanto vale L lungo la trasformazione 1B2 ? b) Se L = -15 kcal ritornando da 2 a 1 lungo la linea curva in figura, quanto vale Q per questa trasformazione ? c) Se U1 = 5 kcal, quanto vale U2 ? d) Se UB = 27 kcal, quanto vale Q per la trasformazione 1B? E per la trasformazione B2? Esercizio 5 Abbiamo una massa di aria, in uno stato iniziale di equilibrio corrispondente ad un volume V1 = 2,55 m3 che viene compressa adiabaticamente ed in modo reversibile fino ad una temperatura finale doppia di quella iniziale: T2 = 2T1. Determina il volume occupato dalla massa di gas nelle condizioni finali 2 ed il lavoro impiegato a comprimerla. Esercizio 6 Calcola il dosaggio stechiometrico stech = (massa di combustibile / massa di aria)stech, in grado di produrre la combustione completa (teoricamente) di 10 kg di combustibile così composto: CH4=41%; H2=28%; C=15%; C2H6=8%; CO=5%; O2=3%. Se l'eccesso d'aria è del 18% di quanto dovrò aumentare la massa di aria e la massa di ossigeno? Esercizio 4 Un sistema, passando dallo stato 1 allo stato 2 lungo la trasformazione 1A2, assorbe il calore Q = 50 kcal e compie un lavoro L = 25 kcal. Se invece segue la trasformazione 1B2, il calore assorbito è Q = 30 kcal. e) Quanto vale L lungo la trasformazione 1B2 ? f) Se L = -15 kcal ritornando da 2 a 1 lungo la linea curva in figura, quanto vale Q per questa trasformazione ? g) Se U1 = 5 kcal, quanto vale U2 ? h) Se UB = 27 kcal, quanto vale Q per la trasformazione 1B? E per la trasformazione B2? Esercizio 5 Abbiamo una massa di aria, in uno stato iniziale di equilibrio corrispondente ad un volume V1 = 2,55 m3 che viene compressa adiabaticamente ed in modo reversibile fino ad una temperatura finale doppia di quella iniziale: T2 = 2T1. Determina il volume occupato dalla massa di gas nelle condizioni finali 2 ed il lavoro impiegato a comprimerla. Esercizio 6 Calcola il dosaggio stechiometrico stech = (massa di combustibile / massa di aria)stech, in grado di produrre la combustione completa (teoricamente) di 10 kg di combustibile così composto: CH4=41%; H2=28%; C=15%; C2H6=8%; CO=5%; O2=3%. Se l'eccesso d'aria è del 18% di quanto dovrò aumentare la massa di aria e la massa di ossigeno?