FISICA per BIOLOGIA ± Corso Pari Esercitazione 4: TERMODINAMICA 1. Ho una vasca con 100 litri di acqua a T = 300 K. Immergo nella vasca un corpo a forma di cilindro che ruota. A causa delle forze di attrito con O¶DFTXDLOFRUSRUDOOHQWDODURWD]LRQHHSRLVi ferma. La massa del corpo è 1 Kg, il raggio del cilindro è 10 cm. Quale deve essere la velocità angolare iniziale del cilindro affinché O¶DFTXD DOOD ILQH GHO SURFHVVR DXPHQWi la sua temperatura di 1 K? Usare la conversione 1 J = 4.18 calorie. 2. 'HOO¶DFTXa a T = 300 K cade da una altezza di 20 m in una vasca. Calcolare la sua temperatura finale una volta che acqua sia di nuovo immobile. 3. Un cubo di lato 1 m contiene idrogeno a T = 300 K e P = 105 Pa. a. Quante moli di idrogeno sono contenute nel cubo? b. Quale è la massa del gas? c. Quanti sono gli atomi di H? 4. Un pallone del volume di 1 m³ è riempito di elio. Il pallone è immerso QHOO¶DWPRVIHUDDGXQDSUHVVLRQHGL105 Pa. La sua temperatura iniziale è di 300 K. Lo scaldo fino a 310 K. a. Calcolare la variazione di volume del pallone; b. Calcolare il calore necessario a scaldare il gas in unità di J e poi anche in calorie; c. 5LSHWHUHO¶HVHUFL]LRVRVWLWXHQGRDOO¶HOLRO¶D]RWR 5. Una pentola contiene 10 litri di acqua a 20 ºC. La metto sul fuoco e la faccio bollire fino a che ne sono rimasti 5 litri. Quanto calore ho speso? 6. Un cubo di 1 m di lato contiene ossigeno ed idrogeno ad una pressione di P = 105 Pa e ad una temperatura T = 300 K. A causa della combustione tutto il gas di trasforma in vapore ad una temperatura T = 500 K. a. Quanto vale la pressione finale? b. Quante moli di H2O ho ottenuto? 7. &DOFRODUHO¶HQHUJLDLQWHUQDGLXQDPROHGLRVVLJHQRD300 K. 8. Una pompa di calore raffredda la mia casa tenendola a 20 ºC quando fuori ci sono 30 ºC. Se la potenza elettrica consumata è di 100 Watt quante calorie sto sottraendo alla mia casa se uso un ciclo di Carnot? 9. Due corpi sono a contatto fra loro. Il primo ha T1 = 300 K ed il secondo T2 = 400 K. Se tramite la conduzione passano 100 calorie da un corpo DOO¶DOWURGLTXDQWRqYDULDWDO¶HQWURSLDcomplessiva? 10. Comprimo una mole di elio in modo adiabatico. La temperatura iniziale è di 300 K e la temperatura finale di 400 K. a. Quale è il volume iniziale? b. Quale è il volume finale? c. Quanto lavoro meccanico è servito in Joule?