Introduzione
Calore specifico:
Con:
Δ Q variazione di calorie
ΔT variazione di temperatura
m massa del corpo che sta cambiando temperatura
Calore > 0 se assorbito (entrante)
< 0 se ceduto (uscente)
Lavoro > 0 se compiuto dall'esterno
< 0 se compiuto all'interno
In un gas ideale vale l'equazione pV=nRT
Dove p = pressione
V = volume
n = numero di moli
R = costante
T = temperatura
Energia interna
Energia interna
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gas monoatomico
gas bi-atomico
T
Stato areiforme
Stato liquido + areiforme
Stato liquido
Stato solido + liquido
Stato solido
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Q = calore
Esercizio 1
In un termometro a mercurio la colonna di fluido è alta = 5 cm quando il termometro è immerso
nel ghiaccio fondente a pressione atmosferica e =10 cm quando il termometro è posto in
equilibrio con acqua alla temperatura di
ebollizione. Stimare le costanti termometriche del termometro e calcolare a quale temperatura la
colonna di mercurio sarà alta = 8 cm.
h(T)=aT+b
h(0°) = b = 5 cm
h(100°) = 100a + b = 10 cm
100a + 5 = 10
h(T) = 0.05T + 5
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Esercizio 2
Ad una massa
= 2 kg di ghiaccio a temperatura = -10°C viene aggiunta una massa
di acqua
alla temperatura
= 20°C. Sapendo che dopo il mescolamento si ottiene acqua alla temperatura = 5°C, si calcoli la
massa di acqua
supponendo che la trasformazione sia adiabatica e sapendo che il calore latente
di fusione del ghiaccio vale
J/kg ed il calore specifico del ghiaccio vale
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Esercizio 3
Uma massa
di ghiaccio a temperatura di
viene immersa in un recipiente a
pareti adiabatiche contentente 1.5 l di acqua alla temperatura
. Calcolare la temperatura
finale del sistema e specificare se il ghiaccio si è sciolto completamente.
J/kg
Calore per portare ghiaccio da -40 °C a 0 °C
Calore per portare l'acqua da 5 °C a 0 °C
Calore a disposizione per fondere il ghiaccio
Calcolo la massa di ghiaccio che fonde
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Esercizio 4
Un proiettile di piombo di massa m = 0.05 kg alla temperatura
100 m/s . Esso si
= 20 °C possiede una velocità
=
conficca orizzontalmente in un blocco di ghiaccio di massa M = 0.5 kg posto su un piano orizzontale
privo di attrito.
Sapendo che il calore specifico del piombo è
ed il calore latente di fusione del
ghiaccio
J/(kg °C) , si calcoli la massa di ghiaccio che si è fusa.
m = 50 g piombo =>
= 100 m/s
M = 0.5 kg ghiaccio fondente =>
Conservazione della quantità di moto
Devo calcolare l'energia cinetica dissipata che verrà utilizzata per fondere il ghiaccio
Oltre all'energia cinetica dissipata devo tener conto del cambio di temperatura del proiettile a
contatto con il ghiaccio
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Esercizio 5
Un gas ideale alla temperatura di T = 300 °K ha una densità molecolare ρ di
T = 300 °K
pV=nRT
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ρ=
R=8.31 J/°Kmol
molecole/
n=moli=
molecole/
. Si calcoli la pressione del gas.
Esercizio 6
Una massa
di ghiaccio alla temperatura
viene mescolate adiabaticamente
con una massa
= 0.2 kg di vapor d’acqua alla temperatura =160°C a pressione atmosferica.
Quale sarà la composizione finale della miscela una volta raggiunto l’equilibrio termico?
Si assumano:
calore specifico del ghiaccio
0.5 cal/g °C ;
calore specifico dell’acqua
cal/g°C
calore specifico molare del vapor d’acqua a pressione costante
;
calore latente di condensazione del vapor d’acqua
540 cal/g
calore latente di fusione del ghiaccio
80 cal/g
Calore necessario a portare il ghiaccioin ebollizione
Calore che cede il vapore per trasformarsi in
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a 100°
