• Es. 1 - 200 g di ghiaccio a 0 C vengono posti in 500 g di acqua a 20 C dentro un contenitore adiabatco. Trascurando gli scambi con l'aria all'interno del recipiente, determinare le condizioni finali di equilibrio del sistema. Se invece di 500 g d'acqua avessi avuto 1 kg, quale sarebbe stato il risultato finale? (suggerimento: andate a vedere quanto vale il calore latente di fusione dell'acqua ed il calore specifico dell'acqua)
  • Es. 2 - Due moli di gas perfetto inizialmente a p_A=3 atm, occupano un volume V_A = 50 litri, e compiono il ciclo ABCDA, composto di trasformazioni quasi statiche. AB: espansione isoterma raddoppia il volume iniziale, BC: isocora fino alla pressione di 1 atm, CD: compressione isoterma fino alla pressione iniziale, DA: espansione isobara a chiudere il ciclo. (suggerimento: fate BENE il disegno del ciclo, ed avrete risolto meta' dell'esercizio, inoltre fate bene attenzione che io non vi ho detto se il gas e' monoatomico o biatomico). Calcolare il calore totale scambiato durante il ciclo.
  • Es. 3 - In un recipiente sono contenute una mole di gas perfetto monoatomico ed una mole di gas perfetto biatomico. La pressione all'interno del recipiente è di 2 atm e la temperatura è 300 K. Attraverso una trasformazione adiabatica reversibile il recipiente viene compresso fino a metà del volume iniziale. Calcolare il lavoro compiuto sul sistema
  • Es. 4 - Un recipiente cilindrico, con l'asse disposto verticalmente, chiuso superiormente da un pistone di massa m = 10 kg e sezione S = 20 cm^2, scorrevole senza attrito lungo l'asse del cilindro, contiene n = 0.1 mol di un gas perfetto monoatomico alla pressione p_0 e temperatura T_0 = 300 K, in equilibrio termodinamico con l'ambiente esterno dove l'aria è a pressione atmosferica. Si agisce sul pistone con una forza esterna F di intensità opportunamente variabile, facendolo abbassare fino a ridurre il volume del gas al valore V_f = V_0/2. Il lavoro compiuto dall'insieme della forza F applicata e dalla pressione esterena è L = 200 J, la pressione finale raggiunta dal gas è p_f = 3 p_0. Si calcoli la quantità di calore scambiato dal gas con l'esterno e si stabilisca se alla fine di questa trasformazione il sistema possa essere considerato in equilibrio termodinamico con l'esterno.
  • Es. 5 - Una mole di gas perfetto, inizialmente alla pressione p_A = 1 atm, T_A = 300 K viene compresso isotermicamente fino a V_B = V_A/4, successivamente il gas compie una espansione adiabatica fino a V_C = V_A e p_C = 0.4 atm. Determinare la variazione di Energia Interna del sistema alla fine delle due trasformazioni e determinare di che tipo di gas si tratta.
  • Es. 6 - Un recipiente cilindrico di base circolare con r=10 cm di lunghezza ed altezza h = 1 metro, è diviso in tre volumi da due setti diatermici, di spessore e massa trascurabile, mobili senza attrito. Nel primo volume vi è una massa m_1 = 4 g di O_2 (peso molecolare 32 g/mol), nel secondo volume una massa m_2 = 7 g di N_2 (peso molecolare 28 g/mol) e nel terzo volume una massa m_3 = 14 g di aria, considerata come gas perfetto biatomico con peso molecolare 29 g/mol. Determinare nelle condizioni di equilibrio a T = 300 K, le pressioni a cui si trovano i tre gas. (suggerimento: ricordatevi che i sistemi termodinamici in contatto attraverso pareti diatermiche, dopo un tempo sufficientemente lungo raggiungono l'equilibrio termico, e se le pareti sono mobili, anche l'equilibrio termodinamico)
  • Es. 7 - Una mole di gas perfetto si espande seguendo la trasformazione politropica pV^3 = k, raddoppiando il volume iniziale. Determinare il rapporto fra la temperatura iniziale e finale, ed il lavoro compiuto in funzione dei parametri iniziali.

Soluzioni esercizi (link)
Ultime modifiche: martedì, 19 marzo 2024, 09:53