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