Fisica - M. Obertino FLUIDI. Fisica - M. Obertino I diversi stati di aggregazione della materia...

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

FLUIDI

Fis

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M

. O

bert

ino I diversi stati di aggregazione della materia dipendono

dalle forze di legame interatomiche o intermolecolari.

SOLIDI hanno volume e forma propi

LIQUIDI hanno volume proprio ma assumono la forma del recipiente che li contiene

GAS non hanno nè volume nè forma propri

STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA

FLUIDI

FLUIDI

Fis

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. O

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ino

o Densità

>> Unita’ di misura nel S.I. kg/m3

>> Unita’ di misura nel C.G.S. g/cm3

DENSITA’ E PESO SPECIFICO

€

d =m

V

€

dACQUA =103 kg

m3=1

g

cm3

Fis

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ino

o Densità

>> Unita’ di misura nel S.I. kg/m3

>> Unita’ di misura nel C.G.S. g/cm3

o Peso specifico

>> Unita’ di misura nel S.I. N/m3 (C.G.S. dyn/cm3)

DENSITA’ E PESO SPECIFICO

€

d =m

V

€

PS =P

V= d ⋅g

€

(PS )ACQUA = dACQUA ⋅g =103 kg

m3⋅9.8m /s2 = 9.8 ⋅103 N

m3

€

dACQUA =103 kg

m3=1

g

cm3

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ino

Pressioni

>> Unita’ di misura nel S.I. Pa (Pascal)

>> Unita’ di misura nel C.G.S. Ba (baria) = dyn/cm²

1 Baria = 0.1 Pa

Unità di misura pratiche: mmHg o torr (760 mmHg= 1.013105 Pa) atm (1 atm = 1.013105 Pa)

PRESSIONE

€

P =FN

A

€

P[ ] = Pa =N

m2=

kg ⋅ms2

⋅1

m2=

kg

m ⋅s2

A

FN

F

Fis

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. O

bert

ino

Il candidato immagini di dividere una pressione (a numeratore)

per una forza(a denominatore). Cosa ottiene?

[a] Una superficie

[b] Il reciproco di una superficie

[c] Una lunghezza

[d] Una potenza

[e] Un’energia

Esercizio

Fis

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M

. O

bert

ino

Il candidato immagini di dividere una pressione (a numeratore)

per una forza(a denominatore). Cosa ottiene?

[a] Una superficie

[b] Il reciproco di una superficie

[c] Una lunghezza

[d] Una potenza

[e] Un’energia

Esercizio

€

p

F=

F /S

F=

1

S

Fis

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. O

bert

ino

La pressione esterna esercitata su un punto della superficie limite di un fluido si trasmette inalterata in ogni punto del fluido ed in tutte le direzioni

Es: elevatore idraulico

PRINCIPIO DI PASCAL

€

POUT = PIN

Fis

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ino

La pressione esterna esercitata su un punto della superficie limite di un fluido si trasmette inalterata in ogni punto del fluido ed in tutte le direzioni

Es: elevatore idraulico

PRINCIPIO DI PASCAL

La forza FIN applicata al pistone piccolo causa una forza molto grande FOUT sul pistone più grande.

€

POUT = PIN

€

FOUT

AOUT

=FIN

AIN

€

FOUT =AOUT

AIN

FIN

Fis

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ino

Pressione esercitata da una colonna di fluido di densità altezza h sulla sua base

PRESSIONE IDROSTATICA

h

€

P = dgh

Fis

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ino

Pressione totale che agisce ad una profondità h all’interno di un fluido è pari a

dove p0 è la pressione che agisce sulla s superficie libera del fluido

LEGGE DI STEVINO

h€

p = p0 + dgh

p0

Fis

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ino

PRESSIONE ATMOSFERICA

Pressione della colonna di aria che ci sovrasta di altezza quindi pari all’altezza dell’atmosfera

PATM = 1.013105 Pa = 760 mmHg = 1 atm

Fis

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. O

bert

ino

Quale delle seguenti colonne di acqua esercita sul fondo una

pressione maggiore?

[a] h=1m; S=2cm2

[b] h=0.8m; S=0.1cm2

[c] h=1.4m; V=3cm3

[d] h=2m; S=1cm2

[e] la risposta non si puo’ dare se non si conosce la massa di acqua contenuta nelle colonne

Esercizio

Fis

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. O

bert

ino

Quale delle seguenti colonne di acqua esercita sul fondo una

pressione maggiore?

[a] h=1m; S=2cm2

[b] h=0.8m; S=0.1cm2

[c] h=1.4m; V=3cm3

[d] h=2m; S=1cm2

[e] la risposta non si puo’ dare se non si conosce la massa di acqua contenuta nelle colonne

Esercizio

€

P = dgh

Fis

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M

. O

bert

ino

Sono dati due recipienti di forma e volume diversi e riempiti

con uno stesso tipo di liquido. Sulla superficie libera dei due

recipienti si esercita la stessa pressione atmosferica. Se nei due

recipienti si raggiunge la stessa altezza di liquido rispetto alle

rispettive superficie di fondo (piane e orizzontali), in quale di

essi la pressione sul fondo sarà maggiore?

[a] In quello che contiene un maggior volume di liquido

[b] In quello che ha una maggiore superficie libera

[c] In entrambi i recipienti la pressione sul fondo sarà uguale

[d] In quello che ha una maggiore superficie di fondo

[e] In quello che ha una minore superficie di fondo

Esercizio

Fis

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ino

Sono dati due recipienti di forma e volume diversi e riempiti

con uno stesso tipo di liquido. Sulla superficie libera dei due

recipienti si esercita la stessa pressione atmosferica. Se nei due

recipienti si raggiunge la stessa altezza di liquido rispetto alle

rispettive superficie di fondo (piane e orizzontali), in quale di

essi la pressione sul fondo sarà maggiore?

[a] In quello che contiene un maggior volume di liquido

[b] In quello che ha una maggiore superficie libera

[c] In entrambi i recipienti la pressione sul fondo sarà uguale

[d] In quello che ha una maggiore superficie di fondo

[e] In quello che ha una minore superficie di fondo

Esercizio

€

P = dgh

Fis

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. O

bert

ino

Un sommozzatore si immerge raggiungendo la pressione di

350 kPa. La profondità raggiunta è

[a] 5m

[b] 15m

[c] 25m

[d] 35m

[e] 45m

Esercizio

Fis

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ino

Un sommozzatore si immerge raggiungendo la pressione di

350 kPa. La profondità raggiunta è

[a] 5m

[b] 15m

[c] 25m

[d] 35m

[e] 45m

Esercizio

La pressione che agisce su un sub alla profondità h è:

€

p = dgh + pa

€

dgh = p − pa

€

h =p − pa

dg

€

h =(350 −100) ⋅103 Pa

9.8m /s2 ⋅103 kg /m3≅ 25m

Fis

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M

. O

bert

ino

Si consideri un liquido in condizioni statiche e si supponga

nulla la pressione sulla sua superficie libera. Quale delle

seguenti affermazioni è errata?

[a] La pressione ad una profondità h è direttamente proporzionale ad h

[b] La pressione ad una profondità h non dipende da h ma dalla distanza tra il punto preso in considerazione e il fondo del recipiente

[c] Sulla Luna la pressione ad una profondità h sarebbe diversa

[d] La pressione cambia se varia la densità del liquido

[e] Misurare la pressione in mmHg significa dare la misura dell’altezza della colonna di mercurio alla cui base viene esercitata la pressione in questione; per avere la pressione occorre moltiplicare tale valore per la densità del mercurio e per g

Esercizio

Fis

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bert

ino

Si consideri un liquido in condizioni statiche e si supponga

nulla la pressione sulla sua superficie libera. Quale delle

seguenti affermazioni è errata?

[a] La pressione ad una profondità h è direttamente proporzionale ad h

[b] La pressione ad una profondità h non dipende da h ma dalla distanza tra il punto preso in considerazione e il fondo del recipiente

[c] Sulla Luna la pressione ad una profondità h sarebbe diversa

[d] La pressione cambia se varia la densità del liquido

[e] Misurare la pressione in mmHg significa dare la misura dell’altezza della colonna di mercurio alla cui base viene esercitata la pressione in questione; per avere la vera pressione occorre moltiplicare tale valore per la densità del mercurio e per g

Esercizio

€

Patm = dgh =13.6 ⋅103 kg /m3 ⋅9.8 m /s2 ⋅0.76 m =101.3⋅103 Pa =1.013⋅105 Pa

Fis

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ino

IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE

Ogni corpo totalmente o parzialmente immerso in un fluido riceve una spinta dal basso verso l'alto, uguale al peso del volume del fluido spostato.

SA

P

La spinta di Archimede è una forza

€

SA = dFLUIDOVIMM g

VIMM = volume del corpo immerso nel fluido

m

Fis

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ino


SA

P

€

SA = dFLUIDOVg

€

P = m ⋅g = dCORPOVg

Fis

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ino


SA

P

€

SA = dFLUIDOVg

€


€

R = SA − P = dFLUIDOVg − dCORPOVg

Fis

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M

. O

bert

ino


SA

P

€

SA = dFLUIDOVg

€


€

R = SA − P = dFLUIDOVg − dCORPOVg

€

R = (dFLUIDO − dCORPO )Vg

dCORPO < dFLUIDO corpo va a galla

dCORPO = dFLUIDO corpo fermo

dCORPO > dFLUIDO corpo affonda

Fis

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ino

Esercizio

L’uomo galleggia facilmente in acqua. Questo è dovuto al fatto che la densità del nostro corpo in unità CGS è circa:[a] 1000[b] 1 [c] 100

[d] 10

[e] 0.1

Fis

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M

. O

bert

ino

Esercizio

La spinta di Archimede NON dipende:1) dalla densità del mezzo2) dal peso specifico del mezzo3) dalla profondità alla quale il corpo è immerso4) dal volume del corpo5) dal valore dell'accelerazione di gravità

Fis

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M

. O

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ino

Esercizio

La spinta di Archimede NON dipende:1) dalla densità del mezzo2) dal peso specifico del mezzo3) dalla profondità alla quale il corpo è immerso4) dal volume del corpo5) dal valore dell'accelerazione di gravità

€

SA = dFLUIDOVg

€

PS = d ⋅g

Fis

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M

. O

bert

ino

Esercizio

Le spinte di Archimede esercitate su un pezzo di sughero e su un pezzo di ferro di uguale volume completamente immersi in acqua:1) sono uguali2) è maggiore quella del sughero3) è maggiore quella del ferro4) è assente per il ferro perchè va a fondo5) Nessuna delle precedenti risposte è corretta

Fis

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M

. O

bert

ino

Esercizio

Le spinte di Archimede esercitate su un pezzo di sughero e su un pezzo di ferro di uguale volume completamente immersi in acqua:1) sono uguali2) è maggiore quella del sughero3) è maggiore quella del ferro4) è assente per il ferro perchè va a fondo5) Nessuna delle precedenti risposte è corretta

€

SA = dFLUIDOVg

Fis

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M

. O

bert

ino

Quesito 4 (20/7)

Un corpo ha una massa si 60 g e un volume di 50 cm3 .

Ponendolo in acqua cosa succede?

[a] Galleggia sulla superficie

[b] Affonda ma non è possibile prevedere a quale profondità

[c] Resta sospeso in prossimità della superficie

[d] Resta sospeso in un punto intermedio tra la superficie e il fondo

[e] Affonda e va ad adagiarsi sul fondo

dCORPO = 60g/(50 cm3) = 1.2 g/cm3 > dACQUA

Fis

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M

. O

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ino

CALORIMETRIA

Fis

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. O

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ino

E’ la grandezza fisica che esprime lo stato termico di un corpo ed

è legata all’agitazione termica delle molecole che lo compongono.

>> Unità di misura nel S.I. K (gradi Kelvin)

Unità di misura pratiche:

- Grado centigrado o Celsius (°C)

- Grado Fahrenheit (°F)

TEMPERATURA

Fis

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M

. O

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ino

SCALA CELSIUS (°C)

Attribuisce 0°C alla temperatura di fusione dell’acqua (alla patm) e 100°C alla temperatura di ebollizione dell’acqua (alla patm).

1°C è pari alla centesima parte di questo intervallo di temperatura.

La scala Celsius è una scala centigrada.

SCALA FAHRENHEIT (°F)

€

T(oF) =9

5T(oC) + 32

Fis

ica -

M

. O

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ino

TEMPERATURA ASSOLUTA

Gli esperimenti mostrano che esiste una temperatura al di sotto della quale non è possibile raffreddare un corpo.

T= -273.15 °C zero assoluto

La scala assoluta viene definita fissando T=0 K allo zero assoluto.

La temperatura assoluta è legata a quella Celsius dalla relazione:

€

T(K) = T(oC) +273.15

E’ una scala centigrada.

Fis

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M

. O

bert

ino

IL CALORE

Il calore è energia trasferita tra oggetti a diversa temperatura.

Il calore non a è una caratteristica propria di un corpo.

Un oggetto non contiene calore ma energia! Due oggetti possono

scambiarsi calore.

Se tra due oggetti può avvenire scambio di calore sono a contatto termico.

>> Unità di misura nel S.I.

Se due corpi in contatto termico hanno temperatura diversa il calore fluisce da quello piu’ caldo a quello piu’ freddo, fino a quando non raggiungono entrambi la stessa temperatura.

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

IL CALORE

Il calore è energia trasferita tra oggetti a diversa temperatura.

Il calore non a è una caratteristica propria di un corpo.

Un oggetto non contiene calore ma energia! Due oggetti possono

scambiarsi calore.

Se tra due oggetti può avvenire scambio di calore sono a contatto termico.

Unità pratica: caloria 1cal = 4.186 J

>> Unità di misura nel S.I. J

>> Unità di misura nel C.G.S. erg


Fis

ica -

M

. O

bert

ino

IL CALORE

Se un corpo assorbe calore la sua temperatura aumenta.

Se un corpo cede calore la sua temperatura diminusce.


Quale legge lega il calore Q ceduto/assorbito da un corpo alla variazione T della sua temperatura?

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

CAPACITA’ TERMICALa capacità termica di un corpo è la quantità di calore Q necessaria per ottenere una variazione di temperatura T.E’ definita come:

€

C =Q

ΔT

Fis

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M

. O

bert

ino

Nel S.I. la capacità termica si misura in

[a] kcal/kg

[b] J/kg

[c] kcal/kg °C

[d] J/kg K

[e] J/K

Esercizio

Fis

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M

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bert

ino

Nel S.I. la capacità termica si misura in

[a] kcal/kg

[b] J/kg

[c] kcal/kg °C

[d] J/kg K

[e] J/K

Esercizio

€

C =Q

ΔT

Fis

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M

. O

bert

ino

CALORE SPECIFICOIl calore specifico di un corpo è il rapporto tra la capacità termica e la massa.

>> Unità di misura nel SI J/(kgK)

€

c =C

m=

Q

m ⋅ΔT

Sostanza cal/(g °C) J/(kg°C)

Alluminio 0.22 900

Acqua 1 4186

Aria 0.24 1005

Benzina 0.54 2240

Fis

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M

. O

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ino

CALORE SPECIFICOIl calore specifico di un corpo è il rapporto tra la capacità termica e la massa.

>> Unità di misura nel SI J/(kgK)

€

c =C

m=

Q

m ⋅ΔT

Sostanza cal/(g °C) J/(kg°C)

Alluminio 0.22 900

Acqua 1 4186

Aria 0.24 1005

Benzina 0.54 2240

€

Q = cmΔT

Quale legge lega il calore Q ceduto/assorbito da un corpo alla variazione T della sua temperatura?

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

A due corpi, alla stessa temperatura, viene fornita la stessa

quantità di calore. Al termine del riscaldamento i due corpi

avranno ancora pari temperatura se:

[a] hanno la stessa massa e lo stesso volume

[b] hanno lo stesso calore specifico e la stessa massa

[c] hanno lo stesso volume e lo stesso calore specifico

[d] il calore e' stato fornito ad essi allo stesso modo

[e] entrambi si trovano nel vuoto

Esercizio

Fis

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M

. O

bert

ino

A due corpi, alla stessa temperatura, viene fornita la stessa

quantità di calore. Al termine del riscaldamento i due corpi

avranno ancora pari temperatura se:

[a] hanno la stessa massa e lo stesso volume

[b] hanno lo stesso calore specifico e la stessa massa

[c] hanno lo stesso volume e lo stesso calore specifico

[d] il calore e' stato fornito ad essi allo stesso modo

[e] entrambi si trovano nel vuoto

Esercizio

€

T =Q

m ⋅c

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Quante calorie sono necessarie per riscaldare 10 litri di acqua

da 10°C a 15°C?

[a] 50 kcal

[b] 0,005 kcal

[c] 1500 cal

[d] 500 kcal

[e] 10 cal

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino


da 10°C a 15°C?

[a] 50 kcal

[b] 0,005 kcal

[c] 1500 cal

[d] 500 kcal

[e] 10 cal

Esercizio

€

Q = cmΔT

Fis

ica -

M

. O

bert

ino


da 10°C a 15°C?

[a] 50 kcal

[b] 0,005 kcal

[c] 1500 cal

[d] 500 kcal

[e] 10 cal

Esercizio

€

Q = cmΔT

€

m = dV =1g

cm3104 cm3 =104 g

€

10l =10dm3 =10 ⋅103cm3 =104 cm3

Fis

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M

. O

bert

ino


da 10°C a 15°C?

[a] 50 kcal

[b] 0,005 kcal

[c] 1500 cal

[d] 500 kcal

[e] 10 cal

Esercizio

€

Q = cmΔT

€

m = dV =1g

cm3104 cm3 =104 g

€

10l =10dm3 =10 ⋅103cm3 =104 cm3

€

Q =1cal

goC⋅104 g ⋅5oC = 50000cal = 50kcal

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

2 kg di acqua alla temperatura di 80°C vengono introdotti in

un calorimetro contenente 1kg di acqua a 20°C. La

temperatura di equilibrio raggiunta ad un certo punto nel

calorimetro è

[a] 30°C

[b] 60°C

[c] 50°C

[d] 33°C

[e] non vi sono dati sufficienti per rispondere

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino




calorimetro è

[a] 30°C

[b] 60°C

[c] 50°C

[d] 33°C


Esercizio

€

Q1 = cm1(T1 − Tf )

€

Q2 = cm2(Tf − T2)

€

Q1 = Q2

Fis

ica -

M

. O

bert

ino




calorimetro è

[a] 30°C

[b] 60°C

[c] 50°C

[d] 33°C


Esercizio

€

Q1 = cm1(T1 − Tf )

€

Q2 = cm2(Tf − T2)

€

Q1 = Q2 €

m2(Tf − T2) = m1(T1 − Tf )

Fis

ica -

M

. O

bert

ino




calorimetro è

[a] 30°C

[b] 60°C

[c] 50°C

[d] 33°C


Esercizio

€

Q1 = cm1(T1 − Tf )

€

Q2 = cm2(Tf − T2)

€

Q1 = Q2

€

m2(Tf − T2) = m1(T1 − Tf )

(m1 + m2)Tf = m1Tf + m2T2

Fis

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M

. O

bert

ino




calorimetro è

[a] 30°C

[b] 60°C

[c] 50°C

[d] 33°C


Esercizio

€

Q1 = cm1(T1 − Tf )

€

Q2 = cm2(Tf − T2)

€

Q1 = Q2

€

m2(Tf − T2) = m1(T1 − Tf )

(m1 + m2)Tf = m1Tf + m2T2

€

Tf =m1T1 + m2T2

m1 + m2

=2kg ⋅80oC +1kg ⋅20oC

3kg= 60oC

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

CONDUZIONE flusso di calore attraverso un

mezzo materiale, senza trasferimento di materia.

CONVEZIONE calore trasmesso dal

moto di un fluido (si ha trasferimento di

materia!)

IRRAGGIAMENTO calore trasmesso attraverso

onde em (infrarossi, luce, UV).

MECCANISMI DI TRASMISSIONE DEL CALORE

Fis

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M

. O

bert

ino

LA CONDUZIONE

La velocità di trasmissione del calore dipende dalla differenza di

temperatura e dall’area della superficie di contatto.

€

Q

Δt= λ ⋅A ⋅

ΔT

l

coefficiente di conducibilità termica.

Fis

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M

. O

bert

ino

LA CONVEZIONE

Si ha convezione quando un fluido viene scaldato in modo non uniforme: la parte più calda del fluido tende a salire a causa della minore densità, mentre la parte più fredda tende a scendere.

Si ha quindi un movimento di fluido attraverso il quale il

calore viene trasportato attraverso il sistema

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

IRRAGGIAMENTO

Tutti i corpi emettono una certa quantità di energia per irraggiamento.

L’energia è irradiata da un corpo sotto forma di onde elettromagnetiche (luce visibile, radiazione ultravioletta e infrarossa); pertanto l’irraggiamento può avvenire anche nel vuoto.

La potenza irradiata da un corpo di superficie A e a temperatura assoluta T

€

P ∝ AT 4

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

La propagazione di calore per conduzione è legata :

[a] alla circolazione di un liquido

[b] ad una differenza di temperatura

[c] ad una differenza di calore

[d] ad una differenza di pressione

[e] ad una differenza di concentrazione

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

l corpo umano alla temperatura di circa 36 °C equivale ad una

sorgente di radiazione che emette circa 1000 Watt di potenza

(una piccola stufa!). Non siamo visibili al buio perchè

[a] la componente di radiazione emessa alle frequenze visibili trascurabile

[b] ad una temperatura così bassa non vengono emesse onde elettromagnetiche

[c] per essere visti occorre essere illuminati da una sorgente esterna

[d] nel nostro corpo non circola una corrente elettrica sufficiente

[e] la pelle blocca le radiazioni elettromagnetiche emesse dal corpo umano

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

l corpo umano alla temperatura di circa 36 °C equivale ad una

sorgente di radiazione che emette circa 1000 Watt di potenza

(una piccola stufa!). Non siamo visibili al buio perchè

[a] la componente di radiazione emessa alle frequenze visibili è trascurabile

[b] ad una temperatura così bassa non vengono emesse onde elettromagnetiche

[c] per essere visti occorre essere illuminati da una sorgente esterna

[d] nel nostro corpo non circola una corrente elettrica sufficiente

[e] la pelle blocca le radiazioni elettromagnetiche emesse dal corpo umano

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Ma è proprio vero che tutte le volte che un corpo assorbe/ cede calore la sua T cambia?

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

CAMBIAMENTI DI STATO

I cambiamenti di stato avvengono a temperatura costante

nonostante venga fornito o sottratto calore.

Le temperature a cui avvengono i passaggi di stato ad una data

pressione sono una caratteristica della sostanza e vengono chiamati

“punto di …(nome del passaggio di stato)”.

Per es. il punto di ebollizione dell’acqua distillata ad un pressione di

1 atm è 100°C.

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

CALORE LATENTE

Il calore fornito durante fusione/evaporazione/sublimazione non produce un aumento di temperatura ma è utilizzato per spezzare il legami che tengono unite le molecole.

Nei passaggi inversi (condenzazione/solidificazione/brinamento) il sistema ricede la enegia acquisita in precedenza. Non si ha però una diminuzione della temperatura ma il rafforzamento delle forze di coesione tra le molecole del materiale.

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Quando l’acqua pura bolle a pressione costante col passare

del tempo la sua temperatura

[a] va sempre aumentando

[b] va sempre diminuendo

[c] si mantiene costante

[d] dipende dal volume di liquido

[e] nessuna delle precedenti risposte è corretta

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Quando in un recipiente aperto un liquido evapora si osserva in

generale

[a] un aumento della temperatura del liquido

[b] una diminuzione di pressione nel liquido

[c] una diminuzione di temperatura nel liquido

[d] aumento di pressione nel liquido


Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Quando in un recipiente aperto un liquido evapora si osserva in

generale

[a] un aumento della temperatura del liquido

[b] una diminuzione di pressione nel liquido

[c] una diminuzione di temperatura nel liquido

[d] aumento di pressione nel liquido


Esercizio

A temperature al di sotto del punti di ebollizione le molecole che sfuggono dal liquido per evaporazione sono quelle che hanno energia sufficiente a superare le forze attrattive delle molecole nella fase liquida. Di consequenza le molecole che restano hanno in media energia cinetica più bassa e la temperatura del liquido risulta inferiore.

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

CALORE LATENTE La quantità di calore ceduta o assorbita durante un

cambiamento di stato si determina come

Q =m

e detto calore latente dipende dalla sostanza e dalla trasformazione.

per una trasformazione e la sua inversa (es. solidificazione e

fusione) sono opposti.

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Nel Sistema Internazionale SI, l’unità di misura del calore

latente di fusione è

[a] J / kg

[b] kcal / m2

[c] kcal / (°C)

[d] kcal(°C)

[e] kJ

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

La temperatura di ebollizione dell’acqua a 3000 m di altitudine

rispetto a quella a livello del mare

[a] è minore

[b] è maggiore

[c] è il doppio

[d] resta invariata

[e] nessuna delle precedenti affermazioni è corretta

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Se il calore latente di fusione del rame vale 212 J/g, la quantità

di calore necessaria a liquefare 1 kg di rame che si trova al

punto di fusione è

[a] 212 kcal

[b] 2.12 J

[c] 2120 K

[d] 50.7 kcal


Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Se il calore latente di fusione del rame vale 212 J/g, la quantità

di calore necessaria a liquefare 1 kg di rame che si trova al

punto di fusione è

[a] 212 kcal

[b] 2.12 J

[c] 2120 K

[d] 50.7 kcal


Esercizio

€

Q = 212J

g⋅1000g = 212000J =

212kJ

4.186= 50.7kcal

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

GAS PERFETTI

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

GAS PERFETTO

Idealizzazione

• volume occupato dalle molecole è trascurabile;

• forze di attrazione tra molecole sono trascurabili;

• gli urti tra molecole sono elastici:

urti elastici urti non elastici

In pratica ogni gas a temperatura elevata e molto rarefatto si comporta come un gas ideale.

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

TEMPERATURA ED ENERGIA INTERNA DI UN GAS PERFETTO

L’energia cinetica media delle molecole di un gas perfetto è direttamente proporzionale alla sua temperatura assoluta T(K)

€

(EC )m ∝T(K)

L’energia interna di una sostanza è la somma delle energie potenziale e cinetica di tutte le molecole che la compongono.

In un gas perfetto l’energia potenziale è nulla (non ci sono interazioni tra le molecole). L’energia interna sarà quindi la somma dell’energia cinetica delle molecole che lo compongono.

€

U ∝T(K)

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

EQUAZIONE DI STATO DI UN GAS PERFETTO

moleK

atmlitri082.0

moleK

J 31,8

R

Se il gas ideale è in equilibrio (p,V e T hanno lo stesso valore in ogni punto del gas e nel tempo)

Sistema Internazionale

Unità pratiche:

volume litri

pressione atm

€

PV = nRTP,V,T pressione, volume, temperatura assoluta del gas ideale

n numero di moli= m/Mmolecolare

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Un corpo A è a temperatura maggiore di un corpo B. Ciò

significa che:

[a] A contiene più energia di B

[b] le particelle di cui A è composto sono in media

più veloci di quelle di B

[c] la massa di A è maggiore della massa di B

[d] si è fornito più calore ad A che a B


Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Si consideri un gas perfetto monoatomico a temperatura

costante. Quale delle seguenti affermazioni è corretta ?

[a] pressione e volume sono inversamente proporzionali

[b] pressione e volume sono direttamente proporzionali

[c] pressione e volume sono adiabatici

[d] la pressione è costante

[e] il volume è costante

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Si consideri un gas perfetto monoatomico a temperatura

costante. Quale delle seguenti affermazioni è corretta ?

[a] pressione e volume sono inversamente proporzionali

[b] pressione e volume sono direttamente proporzionali

[c] pressione e volume sono adiabatici

[d] la pressione è costante

[e] il volume è costante

Esercizio

€

T = cos t

PV = nRT = cos t

P e V inversamente proporzionali

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

In un gas ideale il prodotto della pressione per il volume:

[a] è proporzionale alla temperatura misurata in °C

[b] è indipendente dalla densità

[c] raddoppia passando da 20°C a 40°C

[d] è sempre costante

[e] è proporzionale alla temperatura misurata in K

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Un gas perfetto viene raffreddato a volume costante.

[a] il numero di moli diminuisce

[b] la pressione aumenta

[c] la pressione diminuisce

[d] la pressione rimane costante

[e] il numero di moli aumenta

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Un gas perfetto viene raffreddato a volume costante.

[a] il numero di moli diminuisce

[b] la pressione aumenta

[c] la pressione diminuisce

[d] la pressione rimane costante

[e] il numero di moli aumenta

Esercizio

€

PV = nRT

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Una data quantità di gas perfetto, a partire da uno stato di

equilibrio, subisce una trasformazione sino a raggiungere un

nuovo stato di equilibrio in cui sia il volume che la temperatura

sono il doppio di quelli iniziali. Quale delle seguenti affermazioni

è corretta?

[a] Nessuna delle altre affermazioni è corretta

[b] Dato che il volume è raddoppiato, la pressione finale è la metà di quella iniziale

[c] Dato che la temperatura del gas è raddoppiata, la pressione finale è il doppio di quella iniziale

[d] Dato che il volume del gas è aumentato, la pressione finale è diminuita, ma sono necessari ulteriori dati sulla trasformazione per quantificare la diminuzione

[e] Dato che la temperatura del gas è aumentata, la pressione finale è aumentata, ma sono necessari ulteriori dati sulla trasformazione per quantificare l'aumento

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Una data quantità di gas perfetto, contenuto in un recipiente a

pareti rigide, viene riscaldata dalla temperatura di 27 °C a

quella di 127 °C. La sua pressione aumentata di un fattore:

[a] 2

[b] 4/3

[c] 3/2

[d] 10

[e] 100

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Una data quantità di gas perfetto, contenuto in un recipiente a

pareti rigide, viene riscaldata dalla temperatura di 27 °C a

quella di 127 °C. La sua pressione aumentata di un fattore:

[a] 2

[b] 4/3

[c] 3/2

[d] 10

[e] 100

Esercizio

Ti=(27+273)K=300K

Tf=(127+273)K=400K

€

Pf =nRTf

V=

nRTi

V

Tf

Ti

= pi

400K

300K=

4

3pi

€

Pi =nRTi

V

pi

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Quand’è che volumi uguali di gas perfetti diversi possono

contenere lo stesso numero di molecole?

[a] Quando hanno uguale pressione e temperatura diversa

[b] Quando hanno uguale temperatura e pressione diversa

[c] Quando hanno uguale pressione e uguale temperatura

[d] Sempre alla temperatura di zero gradi celsius

[e] Sempre alla pressione di 1 bar

Esercizio

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

La variazione di energia interna U di un sistema è legata al calore Q e al lavoro L scambiati dal sistema con l’ambiente dalla relazione:

€

U = Q − L

Occhio al segno di Q ed L!

QQ

QQ

Q>0

Q<0

LL

LL

L>0

L<0

L’energia interna è una proprietà del sistema che dipende dal suo stato; è cioè una funzione di stato. Altre funzioni di stato sono p,V,T. Calore e lavoro non sono funzioni di stato!

Fis

ica -

M

. O

bert

ino

Il primo principio della termodinamica afferma che

[a] il lavoro effettuato è sempre uguale al lavoro impiegato

[b] l’energia è una grandezza che si conserva

[c] non è possibile che il calore passi spontaneamente da un corpo freddo ad un corpo caldo

[d] l’entropia aumenta sempre


Esercizio

Fisica - M. Obertino FLUIDI. Fisica - M. Obertino I diversi stati di aggregazione della materia...

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