Liceo Scientifico *A

Liceo Scientifico ‘A. Volta’
Data : 02/12/15
anno scolastico 2015/2016
Nome e cognome : _________________________________
Classe 4D
Verifica di Fisica
Obiettivi: le leggi della termodinamica e le loro applicazioni.
1. Enunciare il secondo principio della termodinamica nelle sue diverse formulazioni, schematizzare il
funzionamento di una macchina termica e definire il suo rendimento; spiegare infine cosa si intende
per rendimento massimo di una macchina termica. (1,2 pt)
2. Una macchina termica lavora eseguendo il ciclo
rappresentato in figura (ciclo Stirling). Le
trasformazioni AB e CD sono due isoterme, il gas
utilizzato è una mole di elio (CV = 12,5 J/(molK)),
T1 = 273 K, T2 = 600 K
a) Ricavando le informazioni dal grafico, calcolare
a1) la quantità di calore (0,5 pt)
a2) la variazione dell’energia interna (0,5 pt)
a3) il lavoro (0,5 pt)
effettuati in ciascuna trasformazione parziale.
b) Determinare il rendimento della macchina termica
e confrontarlo con il rendimento della macchina di
Carnot che lavora tra le stesse temperature T1 e T2. Commentare il risultato. (0,5 pt)
3. a) Che cosa è il calore specifico molare di un gas? Qual è la relazione tra calore specifico molare a
pressione costante e a volume costante di un gas ideale? Perché, per una data sostanza, il calore
specifico a pressione costante è maggiore del calore specifico a volume costante? (1,2 pt)
b) Risolvere:
Una mole di azoto (N2), in condizioni normali (p = 1 atm, T = 0°C) si dilata in assenza di scambi di
calore con l’esterno, sino a raggiungere 1,2 volte il volume iniziale. Sapendo che CV = 20,8 J/(molK),
calcolare
b1) Il valore  per questo gas (0,4 pt)
b2) La pressione finale (0,4 pt)
b3) La temperatura finale (0,4 pt)
b4) Il lavoro necessario per effettuare la trasformazione (0,4 pt)
4. Si considerino i seguenti cicli termodinamici rappresentati
nel piano V – p. In quale ciclo è maggiore la quantità di calore
scambiato dalla sostanza termodinamica con l’ambiente?
Giustificare la risposta. (1,0 pt)
5. Se una macchina termica lavora secondo il ciclo scelto e
produce 4,1 kJ di lavoro, con un rendimento del 35%, quanto
calore è ceduto al serbatoio freddo? (1,0 pt)