Transcript 1) 5 moli di un gas perfetto sono contenute in un recipiente isolato

1) 5 moli di un gas perfetto sono contenute in un recipiente isolato termicamente dotato di un
pistone mobile di massa m=10Kg, sezione S=1m^2 e posto verticalmente su cui agisce la gravità.
Il sistema è in equilibrio termodinamico alla temeratura T=310K. Ad un certo istante un corpo di
massa m=20Kg è posto sul pistone. Dopo un certo tempo il sistema raggiunge un nuovo stato di
equilibrio ed occupa un volume che è la metà del volume iniziale. Calcolare la temperatura e la
pressione del nuovo stato di equilibrio. Calcolare la variazione di energia interna fra i due stati ed
il lavoro compiuto dal sistema.
2) 5 moli di un gas perfetto sono contenute in un recipiente come in figura ed a contatto con una
sorgente a Temperatura T=400K. Il pistone di massa M=30Kg e sezione S=1m^2 è collegato ad
una molla di costante elastica k=10N/m, lunghezza di riposo l0=1m, di massa e capacità termica
trascurabile. La lunghezza della molla è l=2m mentre alcuni fermi tengono bloccato il pistone. A
t=0 vengono rimossi i fermi e si lascia che il sistema torni all’equilibrio termodinamico. Calcolare
il nuovo stato di equilibrio del sistema.
3) Durante una trasformazione isoterma reversibile a temperatura T=1000K, n=10 moli di gas
perfetto scambiano una quantità di calore Q=1000J con l’ambiente. Calcolare il volume occupato
dal gas al termine della trasformazione sapendo che all’inizio occupava V=5m^3.
4) 5 moli di gas perfetto sono contenute in un palloncino impermeabile (che non può far entrare od
uscire il gas) di capacità termica e forza elastica trascurabile (si espande senza resistenza) ma non
isolante. Il palloncino è a sua contenuto in un recipiente al cui interno si trovano 20 moli di gas
perfetto. Il recipiente non è isolato termicamente ed è a contatto con una sorgente a
temperatura T=400K. Il volume del recipiente è 2m^3. Calcolare lo stato di equilibrio del sistema.
5) In riferimento all’esercizio precedente, il sistema viene isolato termicamente ed il palloncino
viene bucato. Trascurando il volume residuo del palloncino, calcolare la pressione nel nuovo
stato di equilibrio.
6) In figura, è rappresentato un ciclo reversibile compiuto utilizzando n=10 moli di un gas perfetto,
rappresentato nel piano PV. Calcolare il rendimento del ciclo, sapendo che Va=Vc=1m^3,
Pc=Pb=10Pa e che la trasformazione AB è un isoterma reversibile, la BC è un isobara reversibile e
la CA è un isocora reversibile.
P
A
C
B
V
7) Calcolare la variazione di entropia per ciascuna delle tre trasforamazioni dell’esercizio
precedente. Ammettiamo che la trasformazione AB sia irreversibile, quanto vale la variazione di
entropia tra A e B?