Calori specifici e latenti
1. Un blocco di rame di massa 1.0 kg, inizialmente a 20 ◦ C, viene immerso in un recipiente di azoto liquido a 77.3 K
(temperatura di ebollizione dell’azoto a pressione atmosferica). Calcolare la quantità di azoto che si vaporizza fino
a quando il rame e l’azoto raggiungono l’equilibrio termico, trascurando gli scambi di calore con l’esterno. (Calore
specifico del rame: 0.092 cal/g·◦ C, calore latente di vaporizzazione dell’azoto: 48.0 cal/g)
2. Un calorimetro in alluminio (calore specifico: 0.21 cal/g·◦ C) di massa 100 g contiene 250 g di acqua (calore specifico:
1.0 cal/g·◦ C). Il calorimetro e l’acqua sono in equilibrio termico a 10.0 ◦ C. Due blocchi metallici sono immersi nell’acqua.
Uno è un pezzo di rame (calore specifico: 0.092 cal/g·◦ C) di 50.0 g a 80.0 ◦ C. L’altro è ha una massa di 70.0 g ed è
inizialmente alla temperatura di 100.0 ◦ C. La temperatura finale di equilibrio del sistema è 20.0 ◦ C. Calcolare il calore
specifico del secondo blocco. (Trascurare gli scambi di calore con l’esterno.)
Trasformazioni dei gas perfetti
3. Una mole di gas perfetto compie un lavoro pari a 3000 J sull’ambiente circostante mentre si espande isotermicamente a
una pressione finale di 1.00 atm, e un volume finale di 20.0 `. Determinare il volume e pressione iniziali, e la temperatura
del gas.
4. Una mole di gas perfetto biatomico è riscaldata a pressione costante da 300 K a 420 K. Calcolare l’energia trasferita al
gas sotto forma di calore, l’incremento di energia interna e il lavoro fatto dal gas sull’ambiente circostante.
5. Durante la fase di compressione di un certo motore a benzina, la pressione aumenta da 1.00 atm a 20.0 atm. Assumendo
che la trasformazione sia adiabatica e il gas perfetto con γ = 1.40, calcolare di quale fattore variano il volume e la
temperatura. Se la compressione parte con 0.016 moli di gas a 27.0 ◦ C, quali valori del calore, lavoro e variazione di
energia interna caratterizzano la trasformazione?
Entropia
6. Una macchina di 1500 kg si muove a 20.0 m/s. Il conducente frena fino a fermare la macchina. I freni si raffreddano con
l’aria circostante, che ha una temperatura praticamente costante di 20.0 ·◦ C. Qual’è la variazione di entropia dell’aria?
