Problemi di termodinamica
1. Espansione isoterma
Una mole di elio si espande a temperatura costante per il contatto termico con una sorgente
di calore alla temperatura di 500 K.
Durante l'espansione il volume del gas aumenta da 5 litri fino a 10 litri.
Calcola:
• la pressione iniziale del gas
• la pressione finale
• il lavoro di espansione compiuto dal gas
• il calore assorbito durante l'espansione
Rappresenta la trasformazione nel piano V-P.
2. Espansione adiabatica
Una mole di elio alla temperatura di 500 K si espande adiabaticamente (senza scambiare
calore con l'esterno). Se il volume aumenta da 5 litri fino a 10 litri, calcola:
• la pressione iniziale
• la pressione finale
• il lavoro di espansione compiuto dal gas
Rappresenta la trasformazione sul piano V-P.
3. Espansione isobara
Due moli di azoto si espandono a pressione costante (1000 kPa).
Il volume iniziale è di 5 litri e quello finale di 10 litri.
Calcola:
• la temperatura iniziale
• la temperatura finale
• il lavoro di espansione
• Il calore scambiato dal gas durante la trasformazione
Rappresenta la trasformazione con un diagramma V-P
4. Un ciclo termodinamico
Il funzionamento ideale di una macchina termica può essere schematizzato con il seguente
diagramma.
0,1 moli di azoto costituiscono il fluido di lavoro.
Calcola:
• la temperatura del gas negli stati A,B,C e D.
• il lavoro compiuto in ogni trasformazione
• il calore scambiato dal fluido in ogni trasformazione
• il lavoro totale compiuto in un ciclo di funzionamento
• il calore scambiato in un ciclo
• il calore assorbito dal gas in un ciclo
• il rendimento ideale della macchina termica
• il rendimento che avrebbe una macchina ideale di Carnot che lavora tra le stesse
temperature minima e massima.
