Esercizi di Termodinamica

Esercizi di Termodinamica
Es.1 - Trasformare le seguenti temperature in gradi Celsius: -7 K, 80 K, 250 K, 330 K,
800 K; e le seguenti temperature in gradi Kelvin: -120 oC, -270 oC, 10 oC, 180 oC
Es.2 - Di quanto aumenta la temperatura di 10 litri d’acqua se gli forniamo 800 Kcal? E
se considerassimo la stessa quantità di Legno?
[calore specifico Acqua=1 cal/(oC*g); Legno 0.4 cal/(oC*g), densità Legno: 0.75 g/cm3]
Es.3 - Se uniamo un litro d’acqua alla temperatura di 100 oC con 10 litri di acqua alla
temperatura di 25 oC, quale è la temperatura di equilibrio?
Es.4 - Si vuole fondere un blocco di 10 Kg di ghiaccio. Quanto calore è necessario fornire
(calore latente di fusione 80 cal/g)? Con quella quantità di calore, di quanto si può
innalzare la temperatura di un Kg d’acqua liquida? E se si ha un Kg d’alluminio Quanto
calore invece serve per far evaporare 10 Kg di acqua alla temperatura di 100 oC (calore
latente di evaporazione a 100 oC 537 cal/g)?
[calore specifico Al = 0.22 cal/(g*oC)]
Es.5 - Quale è la temperatura di equilibrio raggiunta quando immergiamo una barretta di
Ferro di 10 Kg e T=1350 oC in una vasca d’acqua contenente 1000 litri alla temperatura
di 25 oC?
[calore specifico Fe = 0.11 cal/(g*oC)]
Es.6 - Quale è il volume occupato da una mole di gas ideale in condizioni standard?
[R=8.314 J/(mol*K); R=0.0821 L*atm/(mol*K)]
Es.7 - Si riducano a NPT (condizioni standard) 20 litri di gas alla pressione di 200 atm e
alla temperatura di 27 oC.
Es.8 - 5 moli di azoto occupano alla temperatura di 25 oC un volume di 10 litri.
Determinarne la pressione. Se il gas viene compresso isotermicamente a un volume di 5
litri, quale è la nuova pressione?
Es.9 - Quale è la pressione parziale dell'ossigeno in una miscela di gas a P=1 atm se
l'ossigeno è presente nella percentuale del 20 %? E quando la percentuale scende al 8 %?
Es.10 - Quale è la pressione totale di un gas composto da: 50% azoto, 40% ossigeno e
10% elio, sapendo che la pressione parziale dell’ossigeno è di 50 atmosfere?
Esercizi di Termodinamica dai compiti
Esercizio 1
Un recipiente metallico da 7.2 litri, completamente pieno d'acqua a 16°, viene posto su un
fornello che eroga una potenza di 0.42 kw. Dopo 170 min si verifica che nel recipiente
restano solo 6.51 litri d'acqua. Considerato che servono 543 cal per far evaporare un
grammo d'acqua, e trascurando le dispersioni di calore, quale e’ la capacità termica del
recipiente completamente pieno d'acqua? E quale e' quella del recipiente vuoto?
Esercizio 2
Un termometro, di massa 41 g e calore specifico 0,755 kJ/(kg K), indica una temperatura
di 15,0 °C prima di essere totalmente immerso in 262,0 g di acqua. Si determini la
temperatura iniziale dell'acqua, sapendo che, una volta raggiunto l'equilibrio termico, il
termometro indica 38,8 °C.
Esercizio 3
Un recipiente chiuso e' diviso da una parete mobile a tenuta in due porzioni in contatto
termico tra loro e con l'ambiente esterno. Inizialmente la parete e' bloccata e nella prima
porzione di volume 8.6 litri si misura una pressione di 1.3 Atm, mentre nella seconda
porzione di volume 4.3 litri la pressione risulta 3.7 Atm. Se si sblocca la parete mobile
quali saranno all'equilibrio pressione e volume nelle due porzioni?
Esercizio 4
Il volume interno di un recipiente cilindrico, contenente un gas ideale, è delimitato, ad
una altezza di 101 cm dalla base, da un pistone cilindrico di peso 9 N e di area di base
130 cm2, libero di muoversi su e giù pur impedendo fuoriuscite di gas nell'aria
circostante. Si calcoli quanto varrebbe il volume interno del recipiente allorché, per
l'aggiunta di una massa sul pistone, la pressione interna del gas all'equilibrio diventasse
pari a 110,9 kPa mantenendo la temperatura costante.
Esercizio 5
Un recipiente da 54 litri, delimitato da pareti rigide ed isolate termicamente, e' diviso in 2
parti da una parete interna che consente gli scambi di calore e può' essere tenuta fissa o
lasciata scorrere liberamente. Inizialmente la parete e' bloccata esattamente a metà del
recipiente e nelle 2 porzioni vengono introdotti 2 gas alle pressioni di 2 Atm e 3.2 Atm.
Successivamente, sbloccando la parete, si consente ai 2 gas di raggiungere un nuovo
equilibrio. Quali saranno a questo punto nel SI i valori della pressione dei volumi dei 2
gas?
Esercizio 6
Se due liquidi contenuti in flaconi isolati a temperature 22°C e 37oC vengono miscelati in
un thermos, all'equilibrio la temperatura della miscela risulta di 32°C, mentre se se il
contenuto del primo flacone viene miscelato, sempre con le dovute cautele, a quello di un
terzo flacone tenuto alla temperatura 68°C, la temperatura di equilibrio e' 48 oC. Di
quanto differisce percentualmente la capacita' termica del primo fluido da quelle degli
altri due? E quale sarebbe la temperatura di equilibrio se miscelassimo i fluidi contenuti
nel secondo e nel terzo flacone?