Termodinamica T060 – Problemi di Fisica
Termodinamica T060 – Problemi di Fisica
Una serie di problemi di Fisica risolti durante le ripetizioni date a studenti delle superiori e del primo anno di università di varie facoltà, presi da vari testi scolastici e tracce. Termodinamica T060 è un problema di difficoltà media.
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Traccia del problema sulla Termodinamica T060
In un compressore l’aria occupa un volume V0. Il compressore in inverno si trova alla temperatura di 12°C e l’aria è mantenuta alla pressione di 8,5 atm, mentre d’estate si trova alla temperatura di 35°C. 1) Calcolare l’aumento percentuale di pressione tra inverno ed estate e 2) calcolare poi quale volume di aria dovrebbe fuoriuscire per mantenere la pressione costante a 8,5 atm all’interno del compressore a parità di variazione di temperatura.
Dati:
Tinvernale = 12°C; Testiva = 35°C; Pinvernale = 8,5 atm.
Termodinamica T060 – Problemi di Fisica
Soluzione:
Il primo quesito richiede di calcolare il valore della pressione in estate, mantenendosi il volume costante e la temperatura arriva a 12°C. Si tratta quindi di una trasformazione isocora ( stesso volume ). La seconda legge di Gay-Lussac ci viene in aiuto:
P = P0 (1+αΔT) con α=1/273 °C −1.
α è lo stesso per tutti i gas (e quindi anche per l’aria) ed è detto coefficiente di espansione dei gas.
Calcoliamo:
ΔT = 35-12 =23 °C
P = 8,5(1+23/273) = 8,5*1,084 = 9,2 atm
Dobbiamo calcolare la variazione percentuale di pressione che è:
[(P – P0)/P0] = [(9,2-8,5)/8,5] = 0,082 = 8,2%
Per quanto riguarda il secondo quesito, occorre usare la prima legge di Gay-Lussac, in quanto volendo mantenere la pressione costante, si tratta di una trasformazione isobara.
V = V0 (1+αΔT) con α=1/273 °C −1.
Vediamo quanto diventa il volume se la pressione rimane costante:
V = V0 (1+αΔT) = V0(1+23/273) = 1,084 V0
Il volume aumenta di 1,084 volte, per cui occorre svuotare il serbatoio di 0,084 V0 per mantenere la pressione costante.
E questo è quanto.
