TERMODINAMICA: quesiti
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QUESITI E PROBLEMI La compressione di un gas 1 Un gas occupa il volume di 100 dm3 a una pressione di 10 atm e alla temperatura di 20 °C. Successivamente il volume viene ridotto a 20 dm3 e la temperatura sale a 30 °C. • Esprimi i volumi nelle unità del SI. …………………………………………………………………………………… • Esprimi la pressione e la temperatura iniziali nelle unità SI. …………………………………………………………………………………… • Che valore assume la pressione dopo la trasformazione? …………………………………………………………………………………… • Qual è la variazione di pressione? …………………………………………………………………………………… • La trasformazione effettuata dal gas è di tipo particolare? …………………………………………………………………………………… Lavoro compiuto su un gas 2 Una massa di gas monoatomico effettua una trasformazione, a pressione costante, che produce un aumento di energia interna di 100 J. Durante la trasformazione, sul gas viene fatto un lavoro di 400 J. • Determina il calore scambiato con l’ambiente esterno. …………………………………………………………………………………… • Il gas cede o assorbe calore? …………………………………………………………………………………… • Quali dati sono necessari per calcolare la velocità media di una molecola di gas? …………………………………………………………………………………… • Con i dati disponibili, è possibile conoscere la quantità di gas che ha effettuato la trasformazione? …………………………………………………………………………………… Trasformazione termodinamica 3 Considera la trasformazione ABCA rappresentata nella figura. • Di che tipo di trasformazione si tratta? …………………………………………………………………………………… • Che tipo di trasformazione è la A → B? …………………………………………………………………………………… • Che tipo di trasformazione è la C → A? …………………………………………………………………………………… • Esprimi i valori di pressione e volume nelle unità del SI. …………………………………………………………………………………… • Calcola il lavoro totale. …………………………………………………………………………………… • Il lavoro è positivo o negativo? …………………………………………………………………………………… Rendimento di una macchina termica 4 Una macchina a vapore funziona fra le temperature di 20 °C e 120 °C. • Determina il rendimento ideale. …………………………………………………………………………………… • Il rendimento reale è maggiore, uguale o minore di quello ideale? …………………………………………………………………………………… • Per quale ragione? …………………………………………………………………………………… • Se la macchina acquista una quantità di calore di 8000 J, quanto lavoro compie? …………………………………………………………………………………… TEST A SCELTA MULTIPLA 1 Se un gas perfetto occupa un volume di 2 m3 alla pressione di 1 atm, quale volume occuperà alla pressione di 3 atm se la temperatura rimane costante? A 3 m3 B 6 m3 C 1/3m3 D 2/3m3 2 A volume costante, dimezziamo la temperatura assoluta di un gas perfetto. Che cosa succede alla pressione? A raddoppia B dimezza C cambia a seconda del numero di molecole D non possiamo saperlo se non conosciamo il volume 3 Se rappresentiamo graficamente il volume di un gas perfetto in funzione della temperatura centigrada (a pressione costante), otteniamo: A un’iperbole B una retta non passante per l’origine C una retta passante per l’origine D una parabola 4 Lo stato di un gas dipende dai parametri p, V, T. Se in una trasformazione di un gas perfetto il numero di molecole resta costante, al variare di uno dei tre parametri: A corrisponde sempre una variazione degli altri due parametri B solo uno può rimanere costante C gli altri due possono rimanere costanti D deve comunque variare la temperatura del gas 5 Due recipienti identici sono pieni d’aria a temperatura ambiente e a pressione atmosferica; uno dei due viene messo in un frigorifero, l’altro in acqua a 50 °C. Che cosa si può dire sulle velocità delle molecole nei due recipienti? A sono uguali B le molecole del gas nel recipiente in frigorifero si muovono con velocità minore C le molecole del gas nel recipiente in acqua hanno velocità minore D non si può dire nulla perché l’aria è un miscuglio di gas 6 Una trasformazione isobarica è caratterizzata da una pressione di 2 × 105 Pa. Se il volume passa da 300 cm3 a 900 cm3, qual è il lavoro compiuto dal gas? A 1,2 × 108 J B 120 J C 12 J D 1,2 J 7 Un sistema termodinamico scambia energia con l’ambiente esterno assorbendo 1500 J di calore e compiendo un lavoro di 600 J. Qual è la variazione di energia interna del sistema? A 2100 J B –900 J C 900 J D –2100 J 8 Una macchina ideale di Carnot lavora tra le temperature di 100 °C e 600 °C. Qual è il suo rendimento? A 65,5% B 55,6% C 100% D 57,3% 9 Nella figura sono riportati due stati di un gas sul piano di Clapeyron. Il gas passa dallo stato A allo stato B. Quale delle seguenti affermazioni è corretta? A B C D la trasformazione può essere isotermica la trasformazione può essere isobarica la trasformazione può essere isovolumica la trasformazione non può essere né isotermica, né isobarica, né isovolumica
