Esercizi di fisica 1 sulla termodinamica PDF

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Esercizi sulla termodinamica...

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ESERCIZIO n. 1 Una macchina termica reversibile assorbe Q2=200 kJ da una sorgente T2=973.2 K, cede Q1 a una sorgente a T1=573.2 K e Q3=Q1 ad una sorgente a temperatura T3=373.2 K. Calcolare il valore di Q1, il lavoro totale, il rendimento e le variazioni di entropia di ciascuna sorgente.

ESERCIZIO n. 2 Un blocco di ghiaccio alla temperatura T1=0°C viene posto a contatto, in un ambiente termicamente isolato, con un blocco di rame alla temperatura T2=100°C. Ad equilibrio raggiunto si è sciolta una quantità mX di ghiaccio, La capacità termica del blocco di rame è c2=6*103 J/K e il calore latente di fusione del ghiaccio λ=3.33*105 J/Kg. Calcola mX e la variazione di entropia del processo.

ESERCIZIO n. 3 Due moli di gas ideale biatomico passano dallo stato termodinamico A, Ta= 400 K, allo stato B, Tb=300 K, tramite un espansione adiabatica reversibile e successivamente allo stato C, Tc=100 K, tramite una trasformazione isocora reversibile. Si determini per il processo ABC: a) Il lavoro compiuto dal gas b) La quantità di calore scambiata in modulo e segno c) La variazione di entropia d) La variazione di energia interna

ESERCIZIO n. 4 Una macchina termica preleva da una sorgente T2=323 K il calore Q2, produce il lavoro W e cede il calore Q0 ad una sorgente a T0=280 K. Il lavoro W viene integralmente usato per far funzionare un frigorifero che preleva a T0 il calore Q0’ e cede ad una sorgente a T1= 373 K il calore Q1. Si sa che al termine di un ciclo delle due macchine la variazione di entropia totale è ΔS=87.1 J/K e Q0’+Q0=-2.95*105 J. Calcolare i valori di Q1 e Q2.

ESERCIZIO n. 5

Il ciclo di un motore Diesel può essere schematizzato come in figura ed è costituito dalle seguenti trasformazioni reversibili: un’isobara AB, un’adiabatica BC, un’isocora CD, ed infine un’altra adiabatica DA. Si consideri ora un motore Diesel funzionante con n=1 moli di gas perfetto monoatomico. Sia, inoltre, Va= 0.010 m3, Vb=3/2*Va, Vc=2*Va e Ta=300 K. a) Calcolare il lavoro fatto dal gas nel ciclo b) Calcolare il rendimento del ciclo e paragonarlo a quello di una macchina di Carnot che opera fra due sorgenti aventi temperature uguali a Tb e Td. c) Calcolare la variazione di entropia corrispondente a ciascuna trasformazione.

ESERCIZIO n. 6 Una mole di gas ideale monoatomico si trova nello stato A (Va, Ta=290 K). Con una compressione reversibile a contatto termico con una sorgente a temperatura Ta essa viene portata nello stato B (Vb=0.75*Va), Mantenendo il volume costante il gas viene poi messo a contatto termico con una sorgente alla temperatura Tc=400 K e si porta nello stato C. Di qui con una espansione adiabatica esso raggiunge nello stato D (Td>Ta, Vd=Va) e, messo a contatto termico con la sorgente Ta, ritorna a volume costante nello stato A. Il rendimento del ciclo è η=0.037. Calcolare: a)La temperatura del gas nel punto D b)La variazione di entropia del gas nella trasformazione CD c) l’energia che diventa inutilizzabile in un ciclo

ESERCIZIO n. 7 Un gas ideale biatomico (n=0.2 mol) passa con una trasformazione adiabatica reversibile dallo stato A allo stato B, compiendo il lavoro W1 = 528 J. Il gas passa poi dallo stato B (pB = 1.5 bar) allo stato C (TC = 370.8 K) con una isobara reversibile, compiendo il lavoro W2 = 159 J. Calcolare i volumi VA, VB, VC. Si può tornare da C ad A con una isoterma?

ESERCIZIO n. 8 Un motore compie un ciclo di Carnot reversibile tra due sorgenti a temperatura T1 e T2= 0° C. Il serbatoio a temperatura T2 è costituito da una massa di ghiaccio e acqua. Sapendo che il rendimento del motore è pari a 0.27 e che in ogni ciclo si fondono 3 grammi di ghiaccio, calcolare: a) la temperatura T1 ; b) il lavoro prodotto in ogni ciclo; c) la variazione di entropia del ghiaccio, del sistema e della sorgente a temperatura T1 in un ciclo. (Calore latente di fusione del ghiaccio = 333000 J/kg)...