esercizi termodinamica 7

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?