Fisica lavoro estivo 4CL

ISTITUTO DI ISTRUZIONE SECONDARIA “DANIELE CRESPI”
Liceo Internazionale Classico e Linguistico VAPC02701R
Liceo delle Scienze Umane VAPM027011
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CertINT® 2012
Classe 4CL – a.s. 2015/16 – Fisica – prof. Alberto Rossi
Testo: Stefania Mandolini, “Le parole della fisica.azzurro”, VOL. 2, Zanichelli
Compiti per le vacanze e pacchetto di lavoro estivo
per il saldo del debito o il consolidamento
ALUNNI CON DEBITO O CONSOLIDAMENTO
Il lavoro estivo è finalizzato al recupero e al consolidamento degli argomenti studiati nel corso dell’anno;
pertanto deve essere svolto con continuità e gradualità.
Per ogni argomento:
a) Ripassare le pagine indicate del libro di testo.
b) Rispondere per iscritto alle domande, consultando nuovamente il libro in caso di dubbi o di
difficoltà.
c) Svolgere i problemi indicati.
Il lavoro sotto indicato, ordinato per argomenti, deve essere consegnato a fine agosto secondo il
calendario stabilito dal DS (vedi la comunicazione sul sito della scuola).
ALUNNI SENZA DEBITO / CONSOLIDAMENTO
Gli alunni senza debito / consolidamento ripasseranno gli argomenti svolti (le domande possono fornire
una guida al ripasso) e risolveranno i problemi relativi al primo e al secondo principio della
termodinamica.
TEMPERATURA E CALORE, PASSAGGI DI STATO
Ripassa vol. 2 cap. 1 escluso par. 6; cap. 2; cap. 3.
Rispondi alle seguenti domande:
1) Fornisci una definizione operativa di temperatura. Introduci la scala Celsius e la scala Kelvin;
2) Esprimi le leggi di dilatazione termica lineare, superficiale e volumica. Si tratta di leggi teoriche o di
leggi empiriche?
3) Come possiamo introdurre il concetto di calore? Quali sono le sue unità di misura?
4) Cosa si intende per calore specifico di una sostanza? E per capacità termica di un corpo?
5) Come si può determinare sperimentalmente il calore specifico di un solido mediante un calorimetro ad
acqua? Argomenta partendo da un bilancio energetico (Calore assorbito dall'acqua = Calore ceduto dal
solido).
6) Illustra sinteticamente le modalità di propagazione del calore.
7) In che modo l'agitazione termica e la coesione, che sono fenomeni macroscopici, concorrono agli stati
di aggregazione della materia?
8) Durante i passaggi di stato il sistema assorbe calore senza variare la sua temperatura. In che modo
viene utilizzata l'energia assorbita?
9) Definisci il calore latente di fusione e il calore latente di vaporizzazione di una sostanza.
10) Un pezzo di ghiaccio di massa 200g alla temperatura di -15°C, posto in un recipiente, riceve calore
dall'ambiente, la cui temperatura è di 20°C. Traccia un grafico qualitativo della temperatura del sistema in
funzione del tempo nelle tre fasi (riscaldamento del ghiaccio fino a 0°C, fusione, riscaldamento dell'acqua
fino a 20°C). Determina quindi il calore assorbito dal sistema durante ciascuna delle tre fasi e il calore
totale assorbito (cerca i dati necessari nelle tabelle del libro)
11) Serve più calore per fondere 100 g di ghiaccio, per portare 100 g di acqua dalla temperatura di fusione
a quella di ebollizione o per far passare allo stato aeriforme 100 g di acqua alla temperatura di
ebollizione? (Cerca i dati necessari nelle tabelle sul libro).
Risolvi i seguenti problemi:
a) Un viadotto dell'autostrada viene costruito con sbarre di ferro lunghe 40 metri in una zona in cui si
prevede una variazione di temperatura da 0°C a 40°C. Qual è la minima distanza da lasciare tra una
sbarra all'altra?
b) Un recipiente di vetro ha una capacità di 200 cm3 ed è riempito fino all'orlo di alcool etilico. Se la
temperatura aumenta di 40 °C quanto alcool esce dal recipiente?
(β= 1,01 10-3 °C-1. Trascurare la dilatazione termica del vetro).
Problemi vol. 2 pag. 43 n. 24, 25, 27.
GAS IDEALI
Ripassa vol. 1 cap. 7 par. 7 fino al principio di Pascal; vol. 2 cap. 1 par. 6; cap. 4 par. 1, 2, par. 5 (solo
formula 4.7).
Rispondi alle seguenti domande:
1) Definisci la pressione e la sua unità di misura nel sistema internazionale.
2) Enuncia le leggi di Gay-Lussac e di Boyle e fornisci le rappresentazioni grafiche.
3) Mostra che dall'equazione di stato dei gas ideali discendono le leggi di Gay-Lussac e di Boyle.
4) Secondo la legge di Avogadro nelle medesime condizioni di temperatura e pressione, volumi uguali di
gas ideali diversi contengono lo stesso numero di molecole. In particolare una mole di un qualunque gas
ideale, alla temperatura di 0°C e alla pressione di 1,01⋅105 Pa occupa un volume di 22,4 l . Con
questi dati ricava, dall'equazione di stato dei gas ideali, la costante universale dei gas R. Ricava quindi il
valore della costante di Boltzmann k B .
5) La teoria cinetica dei gas fornisce un'interpretazione microscopica della temperatura assoluta. Quale?
Risolvi i seguenti problemi: vol. 2 pag.21 n. 37, 38, 39; pag. 83 e seguenti n. 13, 14, 15, 16, 31, 32, 43,
46.
PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
Ripassa vol. 2 cap. 5
Rispondi alle seguenti domande:
1) Cosa si intende per sistema termodinamico? Quando un sistema termodinamico si dice aperto, chiuso,
isolato?
2) Quali sono le variabili termodinamiche di un gas perfetto? Come sono legate tra loro?
3) Illustra il primo principio della termodinamica (pag. 91 la relazione corretta è ΔU =Q – L oppure
Q= L+ ΔU )
4) Fornisci, sulla base del primo principio della termodinamica, un'interpretazione dell'esperimento di
Joule.
5) Da cosa dipende, in generale, l'energia interna di un sistema termodinamico? Da cosa dipende, in
particolare, l'energia interna di un gas ideale?
6) Cosa si intende per trasformazione termodinamica? Cosa si intende per trasformazione reversibile? E
irreversibile? Come si rappresenta una trasformazione termodinamica di un gas ideale?
7) Cosa si intende per trasformazione isocora, isobara, isoterma, adiabatica, ciclica?
8) Partendo dalle definizioni di lavoro e di pressione, dimostra che il lavoro svolto da un gas in una
trasformazione isobara è dato da L= p ΔV .
9) Spiega l'interpretazione grafica del lavoro svolto in una trasformazione termodinamica. Quando tale
lavoro è positivo, negativo o nullo?
10) Per ciascuna delle seguenti trasformazioni, fornisci una rappresentazione sul piano di Clapeyron e
analizza qualitativamente i termini che compaiono nel primo principio della termodinamica (
L=Q+ ΔU ), stabilendo in particolare, per ciascuno di essi, se risulta positivo, negativo o nullo:
espansione isobara, compressione isobara, espansione isoterma, compressione isoterma, espansione
adiabatica, compressione adiabatica, riscaldamento isocoro, raffreddamento isocoro.
Risolvi i seguenti problemi: vol. 2 pag.107 n. 27, 35, 43 ( 1 atm=1,01⋅105 Pa ), 44, 54.
SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA
Ripassa vol. 2 cap. 6 par. 1, 2, 3, 4.
Rispondi alle seguenti domande:
1) Definisci il rendimento di una macchina termica, ed esprimilo poi in funzione del calore assorbito e del
calore ceduto dalla macchina durante un ciclo.
2) Illustra i due enunciati del secondo principio della termodinamica.
3) Illustra il Teorema di Carnot.
Risolvi i seguenti problemi: vol. 2 pag.131 n. 4, 5, 17, 18, 19.
ONDE
Ripassa vol. 2 cap. 7 par. 1, 2, 3, 4, 5; cap. 9 par. 1, 2, 3; cap. 10 par. 1, 3.
1) Introduci il concetto di onda, e spiega cosa si intende per sorgente, rilevatore, ampiezza, velocità e
fronte d'onda. Risolvi quindi l'es. 5 pag. 153.
2) Cosa si intende per onde longitudinali e onde trasversali ? Fai degli esempi.
3) Definisci precisamente il periodo T e la frequenza ν di un'onda periodica. Pensando alla lunghezza
d'onda λ come distanza tra due massimi successivi, spiega la relazione λ ν = v (dove v è la velocità
dell'onda).
4) Le frequenze delle note dell'ottava centrale sono comprese tra 262 Hz e 523 Hz. La velocità del suono
nell'aria è 343 m/s. Tra quali valori sono comprese le rispettive lunghezze d'onda ?
5) La luce visibile corrisponde a un'onda elettromagnetica di lunghezza d'onda compresa tra 380 nm e 760
nm. In quale intervallo sono comprese le frequenze della luce visibile ? (Ricorda che la velocità della luce
vale c=3,00⋅10 8 m/s ).
6) L'interferenza è un fenomeno tipico delle onde.
a) Spiega sinteticamente in cosa consiste, facendo riferimento al
principio su cui si basa.
b) Se due sorgenti puntiformi S 1 e S 2 (rappresentate in figura)
emettono onde periodiche in fase di pari ampiezza A, quale condizione
(riguardante i cammini S 1 P e S 2 P ) deve verificarsi affinché nel
punto P ci sia interferenza costruttiva ? E quale affinché l'interferenza
sia distruttiva ?
7) Illustra l'esperimento di Young e le sue conclusioni. Risolvi quindi il problema n. 18 pag. 196.
8) Spiega i risultati dell'esperimento di Young
9) Perché l'esperimento di Young è importante nella storia della fisica?
10) Illustra il fenomeno della rifrazione della luce
11) Es. 14, 15, 19 pag. 220
Busto Arsizio, 6 giugno 2016
L'insegnante
Alberto Rossi