1. Un cubetto di alluminio di massa m1 alla temperatura di 55.0°C viene posto in un recipiente coibentato contenente una massa m2 di acqua alla temperatura di 20.0 °C. 1.1. Quale temperatura di equilibrio viene raggiunta dall’acqua e dal cilindro di alluminio? Al T (°C) M (kg) c (kJ/(kg K)) H2O 55 0,07 0,88 Formula di Fourier per equilibrio termico: 20 Te= (Mal cal Tal + MH2O cH2O TH2O)/ (Mal cal + MH2O cH2O) 0,15 = 23,1 °C 4,19 1.2. Quanta energia viene acquisita dall’acqua nel processo? QA = mMH2O cH2O (Te – Ti) = 1,96 kJ. [Per effettuare i calcoli numerici si usino i seguenti dati: m1 = 70 g; m2 = 150 g; calore specifico dell’alluminio 0.880 kJ kg-1 K-1; calore specifico dell’acqua: cacqua = 4.190 kJ kg-1 K-1 ] 2. In una vasca da bagno sono stati versati 20 litri di acqua a temperatura T1. 2.1. Quanti litri di acqua inizialmente a temperatura T2 si devono aggiungere per ottenere una temperatura finale dell’acqua nella vasca di 38°C? M1 M (kg) T (°C) M2 20 X 60 Da formula di Fourier: M2 = M1(T1-Te)/(Te-T2)=22 kg = 22l 18 2.2. Quale temperatura finale dell’acqua nella vasca si ottiene se si aggiungono 40 litri alla temperatura iniziale T2? Te= (m1T1+M2T2)/(M1+M2)=32 °C. 2.3. In quest’ultimo caso, qual è la quantità di energia complessivamente scambiata tra le due quantità d’acqua miscelate? Q= c M1 (32-18)= 2346 kJ [Per effettuare i calcoli numerici si usino i seguenti dati: T1 = 60°C; T2=18 °C; calore specifico dell’acqua: cacqua = 4.190 kJ kg-1 K-1 ] 3. Una rotaia d’acciaio è lunga L alla temperatura T=0,0 °C. Se il sole l’ha riscaldata fino alla temperatura di 50,0 °C, che lunghezza L’ avrà a questa temperatura? L’ = L (1+DT)=18,01 m [L = 18,00 m ; coefficiente di espansione lineare dell’acciaio: = 12.00·10-6 °C -1]