Facoltà di Agraria Prova parziale di Fisica 30 Marzo 2009 Cognome: Nome: Matricola: 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