Prova scritta di Fisica
Tecnica I – 15.02.2005
(Nuovo Ordinamento - Ing. Meccanica, Navale)
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NOME e COGNOME CORSO
di LAUREA Voto
Una bombola di volume V, inizialmente vuota (p1 = 0), viene riempita di gas idrogeno, assunto a comportamento ideale, collegandola ad una linea di distribuzione di questo gas e tenendo aperta la valvola di intercettazione fintanto che l’idrogeno può fluire nella bombola (p2 = pe). Nella linea di distribuzione l’idrogeno si trova a temperatura te e pressione pe.
Assumendo adiabatico il processo di riempimento e trascurando le variazioni di energia cinetica e potenziale, determinare:
1) La pressione pe che deve avere l’idrogeno nella linea di distribuzione affinché la bombola alla fine del riempimento ne contenga una massa m;
2)
La pressione p3
dell’idrogeno nella bombola, una volta che la sua temperatura si sia uguagliata
a quella ambiente, assunta pari a te.
Nota:
MH2 = 2.016 kg/kmol; k = cp/cv =
1.405; = 8314 J/(kmol K)
TEMA |
V [m3] |
te [°C] |
m [kg] |
A |
0.2 |
27 |
1.2 |
B |
0.4 |
27 |
1.5 |
Soluzioni
1)
Se risolto come sistema aperto:
essendo nel nostro caso (una sola entrata):
, e quindi si ottiene:
Se risolto come sistema chiuso:
essendo , risulta
cioè:
ovviamente uguale al risultato precedente.
Proseguendo:
da cui
Dall’equazione di stato:
da cui:
2)
Utilizzando
l’equazione di stato:
da cui
TEMA |
T2 [K] |
pe [MPa] |
p3 [MPa] |
A |
421.7 |
10.44 |
7.43 |
B |
421.7 |
6.52 |
4.64 |