Termodinamica T070 – Problemi di Fisica



Categoria dell'articolo: Scuola e Ripetizioni

Lezioni principalmente di matematica, fisica, chimica e problemi svolti per le scuole medie inferiori e superiori.





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Termodinamica T070 – 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 T070 è un problema di difficoltà media.

Informazione

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Traccia del problema sulla Termodinamica T070

Un gas esegue il ciclo mostrato in figura, compiendo le seguenti trasformazioni:

A→B : trasformazione a volume costante;

B→C : trasformazione a temperatura costante;

C→D : trasformazione a volume costante;

D→A : trasformazione a pressione costante.

Di seguito i valori della pressione del volume in alcuni stati: VA = 0,30 × 10-3 m3; pB = 0,80 × 10-5 Pa; pC = 0,30 × 10-5 . Calcolare il volume nello stato D.

Dati:

VA = 0,30 × 10-3 m3; pB = 0,80 × 10-5 Pa; pC = 0,30 × 10-5 Pa

Termodinamica T070 - Problemi di Fisica

Termodinamica T070 – Problemi di Fisica

Soluzione:

Il problema è composto in realtà da quattro sotto-problemi. In ogni punto del grafico cerchiamo di usare le leggi della termodinamica corrette e di quantificare sempre Volume e Pressione, se possibile.

A→B : trasformazione a volume costante → seconda legge di Gay-Lussac.
VA= 0,30 × 10-3 m
pA = pB (1+αΔT)  con α=1/273 °C −1

VB= 0,30 × 10-3 m3 
pB = 0,80 × 10-5 Pa

B→C : trasformazione a temperatura costante → legge di Boyle.

VB= 0,30 × 10-3 m3 
pB = 0,80 × 10-5 Pa

V= (pB × V) / pC  =
= (0,80 × 10-5) × (0,30 × 10-3 ) / (0,30 × 10-5) =
= 0,08 × 10-3 m 

pC = 0,30 × 10-5 

C→D : trasformazione a volume costante → seconda legge di Gay-Lussac.

VC= 0,08 × 10-3 m 
pC = 0,30 × 10-5 

VD = 0,08 × 10-3 m 
pD = pC (1+αΔT)  con α=1/273 °C −1

D→A : trasformazione a volume costante → prima legge di Gay-Lussac.

VD = 0,08 × 10-3 m 
pD = pC (1+αΔT)  con α=1/273 °C −1 

VA= 0,30 × 10-3 m
pA = pB (1+αΔT)  con α=1/273 °C −1

Dalla terza trasformazione abbiamo trovato la risposta al quesito: in D il volume è :
VD = 0,08 × 10-3 m.

E questo è quanto.

Link utili:

  • Le trasformazioni termodinamiche (Wikipedia)

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