Parziale di Termodinamica - testo completo - scarica file pdf

Facoltà di Agraria
Prova parziale di Fisica
30 Marzo 2009
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Risposta corretta: 3.75 punti; risposta sbagliata: -1.25 punti; risposta mancante: 0 punti. In
ottemperanza alla Legge n. 675 del 31 Dicembre 1996, AUTORIZZO/NON AUTORIZZO
a rendere pubblico il risultato di questa prova (cancellare la voce che non interessa)
FIRMA
Compito 001
1. Un corpo inizialmente a 453 K viene riscaldato di 597 ◦ F
e successivamente raffreddato di 415 ◦ C. La temperatura
finale vale:
• 205.73 ◦ F
2 551.36 K
2 -3521. cal
2 496.60 ◦ C
• -17339. J
2. Un gas ideale biatomico compie il ciclo reversibile ABC,
dove BC è una trasformazione adiabatica. Sapendo che
Ta = 234 K, Tb = 596 K e Tc = 479 K, determinare il
rendimento del ciclo.
2 -16645. J
7. Un gas ideale biatomico, inizialmente a 7 atm, viene sottoposto alle seguenti trasformazioni reversibili: 1) espansione isoterma che porta il volume a 11 volte di quello
iniziale; 2) compressione adiabatica che riporta il volume
a quello iniziale. Determinare la pressione finale.
• 18.3 atm
2 13.9 atm
2 5.1 %
• 5.2 %
2 6.3 %
3. Sia data una massa di 149 g di calore specifico 1735 J
kg−1 K−1 alla temperatura di 173 ◦ C. Immergendo questa
massa in un recipiente adiabatico contenente 135 g di
acqua alla temperatura 70 ◦ C, determinare la quantità
di vapore prodotto. (Calore latente di vaporizzazione
dell’acqua = 22.6·105 J/kg).
2 34.6 atm
8. Un gas ideale biatomico compie il seguente ciclo termodinamico reversibile: 1) una trasformazione isobara AB,
2) una trasformazione isocora BC 3) una trasformazione
isoterma CA. Conoscendo ∆UBC = -311 J, calcolare il
calore assorbito dal gas in 4 cicli.
2 0.97 g
• 0.85 g
2 3.55 g
4. 2 moli di un gas ideale monoatomico subiscono
un’espansione isobara reversibile. Durante questa trasformazione il calore scambiato vale 17 kcal e il rapporto fra
volume finale ed iniziale è pari a 8 . Quanto vale la temperatura finale?
• 1957.4 K
2 2211.8 K
2 1859.5 K
5. 2 moli di un gas ideale monoatomico sono contenute
all’interno di un contenitore di volume 162 litri, chiuso
da un pistone di massa 151 g e superficie 13 cm2 libero di
muoversi senza attrito. Calcolare la temperatura del gas
ideale.
2 682.1 ◦ C
• 725.6 ◦ C
2 732.9 ◦ C
6. 8 moli di un gas ideale monoatomico compie il ciclo reversibile ABC, dove BC è una trasformazione isoterma.
Sapendo che Pb = 8 atm, Vb = 14 litri e Vc = 36 litri,
determinare il calore scambiato nella trasformazione CA.
2 1724. J
2 1602. J
• 1742. J
9. Sia data una massa di 7 kg di acqua alla temperatura di
28 ◦ C ed un numero di cubetti di 3 cm di lato di un materiale di calore specifico 106 J kg−1 K−1 e densità 8664
kg/m3 alla temperatura 485 ◦ C. Qual’è il numero minimo di cubetti che devono essere immersi nell’acqua per
portare la temperatura di equilibrio in assenza di dispersione a 52 ◦ C.
2 64. cubetti
• 66. cubetti
2 65. cubetti
10. Alla temperatura di -63 ◦ C, un materiale è caratterizzato da un coefficiente di dilatazione lineare di 286 ·10−7
◦ −1
C e da una densità di 7409 kg/m3 . Quanto vale la sua
densità alla temperatura di 297 ◦ C?
• 7187.0 kg/m3
2 7259.5 kg/m3
2 7333.5 kg/m3
11. In un ciclo di Carnot la differenza di temperatura tra
i due termostati vale 135 ◦ C, mentre il rendimento del
ciclo vale 43 %. Quanto vale la temperatura massima
raggiunta durante il ciclo?
2 307.7 ◦ C
• 314.0 K
2 949.2 K
2 407.2 kJ
−3
−1
12. Facendo jogging una persona brucia 10 ·10
cal s
kg−1 . Calcolare la potenza dissipata da una persona di
51 kg.
• 2.1 W
2 2.5 W
2 0.5 W
13. 6 moli di un gas ideale biatomico a 314◦ C e 179 atm
vengono fatte espandere reversibilmente in un contenitore
adiabatico fino a 9 litri. Calcolare il lavoro meccanico.
• 36383. J
2 30562. J
2 32745. J
14. Una persona ha assunto 180 cal con un pasto. Assumendo
che tale energia possa essere trasformata in energia meccanica con un’efficienza del 26 %, determinare a quale
altezza quella persona può lanciare una massa di 264 g.
2 291.2 m
• 75.7 m
2 76.5 m
15. Sia dato un sistema termodinamico al quale viene fornita
una quantità di calore 18 cal. Sapendo che il 38 % del
calore fornito viene disperso nell’ambiente circostante e
che il sistema si riscalda di 19 ◦ C, determinare la capacità
termica del sistema.
2 0.25 J/K
2 2.21 J/K
• 2.46 J/K
16. Siano date 2 moli di un gas ideale monoatomico sottoposte alle seguenti trasformazioni: 1) espansione isoterma
AB; 2) espansione adiabatica BC. Sapendo che ∆SAC =
114 J/K, determinare il rapporto VVB
.
A
2 1085.97
2 1066.92
• 952.61
17. Sia dato un sistema termodinamico di massa 545 g e
calore specifico 457 J kg−1 K−1 che viene riscaldato di
47 ◦ C in 37 s. Quanto vale la potenza fornita al sistema?
2 196.1 W
2 1324.4 W
• 316.4 W
18. Sia data una sfera di raggio 6 cm di un materiale di coefficiente di dilatazione lineare 109 ·10−7 ◦ C−1 . Determinare
la variazione della temperatura affinchè il suo volume vari
di -5 mm3 .
• -0.169 ◦ C
2 -0.507 ◦ C
2 -1.014 ◦ C
19. Un gas perfetto monoatomico compie una trasformazione
reversibile descritta da un segmento rettilineo nel piano
P-V. Nello stato iniziale il gas ha una pressione di 73364
Pa e un volume di 1 m3 . Lo stato di equilibrio termodinamico finale ha una pressione ed un volume che rispettivamente valgono 4 e 3 volte il valore iniziale. Quanto
vale il lavoro compiuto durante la trasformazione?
• 366.8 kJ
2 385.2 KJ
20. Un proiettile viene sparato alla velocità di 259 m/s e si
ferma dentro un muro. Sapendo che durante il processo
il 21 % dell’energia cinetica viene utilizzata per riscaldare
il proiettile, determinare la variazione di temperatura del
proiettile (calore specifico = 152 J kg−1 K−1 ).
2 43.6 ◦ C
• 46.3 ◦ C
2 46.8 ◦ C
21. Sia data una lastra quadrata di lato 54 cm con un foro
centrale di diametro 17 cm che viene riscaldata di 138
◦
C. Sapendo che il coefficiente di dilatazione lineare del
materiale vale 147 ·10−7 ◦ C−1 Determinare la variazione
della superficie della lastra.
2 5.915 cm2
• 10.910 cm2
2 5.455 cm2
22. Due recipienti identici contengono uno 4 e l’altro 2 moli
dello stesso gas ideale alla stessa temperatura. Si mettano
in comunicazione i due recipienti facendo attenzione a
mantenere la temperatura costante. Quanto vale la variazione di entropia?
• 34.6 J/K
2 35.9 J/K
2 38.7 J/K
23. Una sfera di un materiale di calore specifico 9 J kg−1 K−1
viene lasciata cadere da un’altezza di 224 cm e rimbalza
fino a 143 cm. Assumendo che tutta l’energia cinetica
dissipata durante l’urto con il pavimento viene fornita
alla sfera sottoforma di calore, calcolare la variazione di
temperatura della sfera.
2 0.71 ◦ C
2 0.21 ◦ C
• 0.88 ◦ C
24. Siano dati due stati di equilibrio termodinamico A e B
(PA = 4 atm, PB = 8 atm, VA = 3 litri e VB = 7
litri). Determinare la variazione di entropia della trasformazione BA di 2 moli di un gas ideale monoatomico.
• -52.49 J/K
2 -59.83 J/K
2 52.49 J/K