Cognome________________________________Nome__________________________________

1. Problema 9.1 pg 349 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 2. Problema 9.3 pg 349 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 3. Problema 9.4 pg 350 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 4. Problema 9.5 pg 350 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 5. Problema 9.6 pg 350 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 6. Problema 9.8 pg 350 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 7. Problema 9.9 pg 350 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 8. Problema 9.12 pg 350 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 9. Problema 9.13 pg 351 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 10. Problema 9.14 pg 351 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 11. Problema 9.16 pg 351 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 12. Problema 9.17 pg 351 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 13. Problema 9.19 pg 352A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K/L 14. Problema 9.21 pg 352A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 15. Problema 9.23 pg 352A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 16. Problema 10.7 pg 369A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 17. Problema 10.10 pg 369A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 18. Problema 10.11 pg 369A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 19. Problema 10.12 pg 370A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 20. Problema 10.15 pg 370A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 21. Problema 10.16 pg 370A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 22. Problema 10.17 pg 370A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 23. Problema 10.18 pg 370A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 24. Problema 10.37 pg 372 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 25. Problema 10.38 pg 372 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 26. Problema 10.39 pg 372 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 27. Problema 10.40 pg 372 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 28. Problema 10.42 pg 373 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 29. Problema 10.45 pg 373 A.A. KAMAL Edizione Piccin 2014 K 30.

H

31.

Cognome________________________________Nome__________________________________

32.

H

33.

34.

35.

36.

37.

38. Un pistone di sezione a è utilizzato in una pressa idraulica per esercitare una forza F sul liquido racchiuso. Un tubo di connessione mette in comunicazione il cilindretto con un pistone di area maggiore A. (a) Quale forza F dovrà sopportare il pistone più grande?(b) Se il pistone piccolo ha un diametro di 3.81cm ed il pistone grande di 53.3 cm. Quale peso sul pistone piccolo bilancerà un carico di 2 t posto sul pistone grande?(c) per che lunghezza deve essere spinto il pistone grande per far sollevare quello più piccolo di 107 cm?

H

Cognome________________________________Nome__________________________________

39. L’ acqua scorre attraverso un condotto di raggio 4 cm con una velocità di 15 m/s. Il condotto aumenta di 3 m in altezza con nessuna variazione della pressione o del diametro del condotto . Quale è la velocità in m/s dell’acqua a questa nuova quota?

V2=12.9 m/s

L

40. Una palla da ping pong di densità 0.084 g/cm3 e diametro 3.8 cm, è tenuta sott’ acqua. Quale è la forza ( N) necessaria per fare ciò?

L

41. Una botte cilindrica contenente 500 litri di vino viene stappata aprendo un rubinetto sul fondo. Ipotizzando trascurabile la velocità di abbassamento del livello di vino e la sezione del rubinetto, determinare la velocità di uscita del vino dal rubinetto stesso. (Raggio di base della botte 40 cm). V=500l=0.5 m3 A=r2=0.5 m2 h=V/A=1m da cui v=radq(2gV/A) Formula risolutiva v=radq(2gV/A)

Valore finale 4.43 m/s

L

42. Un serbatoio è riempito d’acqua fino all’ altezza H = 1.8 m. Ad una profondità h = 0.7 m dalla superficie dell’acqua viene praticato un foro alla parete laterale del recipiente. a) quale è la distanza dal piede della parete alla quale il getto d’ acqua uscente dal foro urta il pavimento?

H/L

222

1212 vghv

Cognome________________________________Nome__________________________________

x=vt Da Torricelli gh2v

y=H-h=½ gt2 da cui g

hH

2t

che sostituite nella prima equazione :

hHhg

hHghx

222

Formula risolutiva Valore finale

a) hHh

ghHghx

222

a)x=1.75 m

43. Quale frazione di un iceberg è sott’acqua? ( densità del ghiaccio 0.9 g/cm3)

H/L

44. Una lastra di ghiaccio ( densità 0.9 g/cm3) spessa 10 cm galleggia su un fiume. Che superficie deve avere per impedire che un uomo di massa 50 kg si bagni?

L

45. Un recipiente cilindrico di diametro 50 cm ha un buco sul fondo di diametro 1 cm. Il recipiente è pieno d’acqua fino all’altezza di 20 cm. Trovare la velocità di abbassamento del pelo dell’acqua.

L

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46. Un corpo di massa 5 g e volume 11 cm3 è immerso in acqua, trattenuto da una molla di costante elastica 6 *10-3 N/cm. Calcolare l’allungamento ( o accorciamento) della molla.

L

47. Del mercurio viene versato in un tubo a forma di U, come in figura. Il braccio sinistro del tubo ha una sezione di area di A1 = 10.0 cm2, e il braccio di destra ha una sezione di area A2 = 5.00 cm2. Cento grammi di acqua vengono versati nel braccio destro, come in figura. Determinare la lunghezza della colonna d’acqua nel braccio destro del tubo ad U. (b) Dato che la densità del mercurio è 13.6 g/ cm3, di quale altezza , h, salirà il mercurio nel braccio sinistro?

L

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48. Si consideri un misuratore di Venturi senza manometro e contenente acqua. Sia

S1 =5*S2. Si supponga che la pressione nel punto 1 sia 2.0 atm. a) calcolare i valori di v nel punto 1 e di v’ nel punto 2, per i quali la pressione p’ nel punto 2 risulta nulla. b) Se il diametro del punto 1 è di 5.0 cm, si calcoli la portata corrispondente. Il fenomeno per cui p’ nel punto 2 è quasi nulla si chiama cavitazione. L’acqua evapora in piccole bolle.

H/L

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49. Un tubo orizzontale di 10.0 cm di diametro ha una progressiva riduzione del diametro a 5.00 cm. Se la pressione dell’acqua nella sezione più larga è di 8.00104 Pa, mentre è di 6.00104 Pa in quella più stretta, determinare la velocità del flusso d’acqua nelle due sezioni del tubo.

L

50. Per estrarre l’acqua da un serbatoio viene usato un sifone, come indicato in figura. Il sifone ha un diametro costante d .

a) Se h=1.00m determinare la velocità del flusso all’uscita del sifone? b) Quale valore massimo può avere l’altezza rispetto alla superficie

dell’acqua del punto più alto del sifone? (per avere un flusso continuo la pressione dell’acqua non può essere inferiore a quella atmosferica)

H

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51. La figura mostra un fluido uscente da un orifizio praticato in un recipiente e

posto a quota h sotto il pelo. Sopra il liquido il recipiente è aperto. Applicando l’equazione di Bernoulli alla linea di corrente che congiunge i punti 1,2,3 calcolare a) la velocità di efflusso per un valore pari ad h=1.5 m b) Se l’orifizio fosse diretto verso l’alto, quale sarebbe l’altezza massima raggiunta dal getto di liquido?

p0+gh= p0+½ h da cui

ghv 2 Formula risolutiva Valore finale

a) ghv 2 a)v=5.4 m/s

b)v=0 per h=1.5 m b)

H

h

y

v

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52. Un fluido fluisce in un tubo orizzontale di raggio interno pari a 3 cm. Il tubo piega verso l’alto fino ad un’altezza di 12 m dove si allarga e si congiunge con un altro tubo orizzontale di raggio interno 5 cm. a) Quale deve essere la portata se i due tratti orizzontali sono alla stessa pressione?

Formula risolutiva Valore finale a)q=v2S2 dove v2 è ricavata applicando Bernoulli v1

2=v22 +2gh

e l’equazione di continuità v1S1=v2S2 da cui

ghrR

rRq 244

42

a) q= 0.0465 m3/s

L

53. Un flessibile per l’acqua di 1.0 cm di diametro è usato per riempire un secchio di 30.0dl. e è necessario mezzo minuto per riempire il secchio, (a) quale è la velocità v alla quale si muove l’acqua attraverso il flessibile? (b) Se il flessibile ha un beccuccio di 1,0 mm di diametro, trovare la velocità dell’acqua nel beccuccio. Portata P = 30 dl/ 0.5 min =3000 cm3/ 30 s =100 cm3/s ; Sezione S=r2 a) v1 = P/S= 100 / (0.52 *3.14) = 100 / 0.785= 127.32 cm /s 1.27 m/s b) v2= P/S= 100 cm3/ s / (0.052 *3.14) = 12732.4 cm/s 127.3 m/s

L

54. In un tubo di sezione 4cm2 scorre acqua con velocità 5 m/s. Poi il tubo poi scende lentamente di 10 m mentre l’area della sua sezione diventa pian piano di 8 cm2. (a) Che velocità ha ora l’acqua? (b) Qual è ora la sua pressione se prima era di 1.5 *105 Pa?

H

55. L’acqua dolce in un bacino artificiale ha profondità D = 22 m. Un tubo orizzontale del diametro di 4.0 cm passa attraverso lo sbarramento, a distanza d = 7.5 m al disotto del livello dell’acqua come in figura. Un tappo chiude l’apertura del tubo.

a) Trovare l’intensità della forza d’attrito tra il tappo e la parete del tubo.

b) Qualora il tappo venga rimosso, quale volume d’acqua scorrerà attraverso il tubo in 2.0 h?

H

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56. Un tubo di diametro interno 2.5 cm porta l’acqua dal piano stradale in una casa alla velocitò di 0.9 m/s e alla pressione di 170 kPa. Se il tubo si restringe a 1.2 cm e sale al secondo piano, 7.6 m più in alto, quali sono (a) la velocità e (b) la pressione dell’acqua al secondo piano?

H

57. Un grande serbatoio viene riempito d’acqua per un’altezza D=0.3 m. la sezione del foro di prresa sul fondo presenta un’area A=6.5 cm2. (a) Con che portata volumica l’acqua ne defluisce?(b) A che distanza sotto il foro d’uscita l’area di sezione del flusso si restringe alla metà?

H

58. In un tubo orizzontale scorre acqua che viene poi liberata in atmosfera ad una velocità v1 = 17 m/s. Il diametro delle sezioni di sinistra e destra del tubo sono rispettivamente di 7.0 cm e 5.0 cm. a) Che volume di acqua è liberato in atmosfera in un tempo di 12

minuti? b) Qual è la velocità v2 dell’acqua nella sezione maggiore ? c) Qual è il valore della pressione idrostatica dovuta al fluido nella

stessa sezione?

H

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59. Il vecchio Geyser nel Parco dello Yellowstone entra in eruzione ad

intervalli approssimativamente di un’ora e l’altezza del suo getto raggiunge l’altezza di 65 m. a) A quale velocità viene espulso il getto dal suolo? (considerare il

getto come un fluido ideale con flusso di linee di corrente). b) Qual è la pressione al di sopra di quella atmosferica nella camera

calda sotterranea (posta ad una profondità di 120 m)?

L

60. Alla base di un tubo cilindrico di 10.41 cm² di sezione, disposto verticalmente, c'è una pressione p = 0.104E+01 atm. Sapendo che il tubo è pieno di olio (densità relativa = 0.825) e che la sua estremità superiore è in contatto con l'aria, qual è l'altezza del tubo?

L

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61. Una camera subacquea sferica ha un diametro esterno di 5.2 m. La

massa della camera quando occupata è di 7.44 *10^4 kg. La camera è ancorata sul fondo attraverso un cavo. Quanto vale la forza di galleggiamento sulla sfera e la tensione della corda?

L

62. Una piscina ha dimensioni 24.38m,9.14m, 2.44 m. (a) quando è piena , qual è la forza ( dovuta unicamente all’acqua) esercitata sul fondo e sulle pareti?(b) dovendo valutare la tenuta delle pareti e del fondo del cemento, bisogna tener conto anche della pressione atmosferica? E perché?

H

63. Un uomo è in piedi. Se la pressione media cardiaca è p = 102.31 mmHg, quanto vale nel SI la pressione media del sangue in un punto del corpo 34.6 cm più alto del cuore? Si assuma una densità relativa del sangue, ρ = 1.044

L

64. In una presa d’ acqua di un bacino di accumulo con una sezione di 0.7 m2 l’acqua scorre ad una velocità di 40 cm/s. A livello della centrale che si trova a 180 m sotto il punto di presa l’acqua esce a 950 cm/s. Quale è la differenza di pressione tra l’ingresso e l’uscita?

H

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65. Un sfera di plastica galleggia in acqua con il 60 % del suo volume immerso. Questa stessa sfera galleggia in glicerina con il 35% del suo volume immerso. Determinare: a) la densità dell'olio b) la densità della sfera

L

66. Un tubo di Venturi può essere usato per misurare la portata di un fluido. Se la differenza di pressione tra due punti del tubo è 24.0 kPa, supposto che il raggio del tubo nei due punti in questione passi da 5 cm a 1 cm ed il fluido sia acqua, determinare: a) Il rapporto tra i valori delle velocità nei due punti

H

67. I polmoni umani possono lavorare con una differenza di pressione di poco più di un ventesimo della pressione atmosferica. Se un sommozzatore utilizza una presa d’aria di superficie per respirare, fino a quale profondità sotto il livello del mare può nuotare?

H

68. L’ acqua scorre attraverso un condotto di raggio 4 cm con una velocità di 15 m/s. Il condotto aumenta di 3 m in altezza con nessuna variazione della pressione o del diametro del condotto . Quale è la velocità in m/s dell’acqua a questa nuova quota? Si eliminano i termini in p si semplifica per la densità e si ricorda che y1=0

L

22221

21 2

121 gypgyp1

Cognome________________________________Nome__________________________________

69. Una palla da ping pong di densità 0.084 g/cm3 e diametro 3.8 cm, è tenuta sott’

acqua. Quale è la forza necessaria per fare ciò?

L

70. 3 moli di gas ideale monoatomico si trovano inizialmente nello stato 1 con pressione p1=20 bar e volume V1=1500cm3. Passano allo stato 2 con pressione p2=1.5 p1 e volume V2=2*V1. Poi allo stato3 con pressione p3=2 p1 e volume V3=0.5 V1. Calcolare la temperatura del gas allo stato (a) 1 e (b) 2. (c) Qual è la variazione di energia interna dallo stato 1 allo stato?

H

71. Quattro moli di gas perfetto monoatomico eseguono un ciclo, composto da un'espansione isoterma, una compressione isobara ed una trasformazione isocora. Sapendo che la temperatura dell'isoterma è 320 K e che durante l'isobara il volume dimezza, calcolare : a) il lavoro del ciclo; b) il calore scambiato nell'isoterma; c) il calore scambiato nell'isobara.

H

72. Due cubetti di ghiaccio di massa 50 g ciascuno vengono immersi in un bicchiere isolato contenente 200 g di acqua. Se l’acqua inizialmente è a temperatura di 25°C e se il ghiaccio proviene direttamente dal congelatore a -15°C, quale sarà la temperatura della bevanda quando il ghiaccio e l’acqua raggiungono la stessa temperatura? b)Supponete che venga usato invece un solo cubetto di ghiaccio; quale sarebbe allora la temperatura finale della bevanda?

H

73. Un proiettile di piombo, di massa 3 g a 30.0 °C, alla velocità di 240 m/s colpisce un blocco di ghiaccio a 0 °C, rimanendovi conficcato. Quanto ghiaccio fonde? [f = 3.33 * 105 J/kg c(Pb) = 128 J/(kg* oC)]

L

)21(2

21

222

222

22

21 gygy

21

sm /138,122,166)4,295,112(2)38,92

15(22

2

0 BmgFapp

0F

mgBFapp Vm pa

)(34)( 3

paacqpaacqapp grVgF

NmKgmKgsmmF 258,0)/0,84/1000()/8,9(1090,114,334 3332

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74. Una certa massa di gas occupa un volume di 4.3 L as una pressione di 1.2 bar.e una temperatura di 310K. Essa viene compressa adiabaticamente fino ad un volume di 0.76 L. Determinare (a) la pressione finale e (b) la temperatura finale, supponendo che si tratti di un gas ideale per il quale =1.4

H

75. Un litro di gas con =1.3 e a 273K i temperatura e a 1.0 bar di pressione. Esso viene improvvisamente compresso (adiabaticamente) a metà del volume originario. Trovate la sua pressione e la sua temperatura finali. (b) Il gas è ora raffreddato e portato a 273 K a pressione constante. Qual’è il suo volume finale?

H/L

76. Due bombole contengono rispettivamente n1=3 e n2=5 moli di un medesimo gas alla stessa temperatura e alle pressione di un P1 = 100 atm e P2 = 30 atm. Calcolare:

a) la pressione del gas quando le due bombole vengono messe in comunicazione (da un tubo di volume trascurabile)

b) la pressione del gas quando la temperatura è tornata quella iniziale.

L

77. Due moli di elio gassoso, inizialmente alla temperatura di 300 K alla pressione di 0.4 Atm subiscono una compressione isoterma fino ad una pressione di 1.20 Atm. Assumendo che il gas si comporti come un gas perfetto, determinare a) il volume finale del gas, b) il lavoro compiuto sul gas. C) l’energia trasferita tramite il calore.

L

78. Un gas ideale inizialmente a 300 K e sottoposto a un’ espansione isobara a 2.50 kPa. Se il volume aumenta da 1.00 m3 a 3.00 m3 e 12.5 kJ sono trasferiti al gas tramite calore, quali sono a) la variazione di energia interna e b) la sua temperatura finale ?

L

79. Una sbarra di lunghezza L=L1+L2 è formata da due sbarre saldate insieme e composte da materiali diversi 1 e 2. a) Si dimostri che il coefficiente di dilatazione lineare di questa sbarra è dato da: =(1L1+2L2)/L. b) Si determini la lunghezza dei due metalli che compongono una sbarra di piombo e rame, di lunghezza totale pari a 60 cm e di coefficiente di dilatazione lineare effettivo pari a 20*10-6 /°C.

H

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piombo=29*10-6 /°C, rame=17*10-6 /°C

80. Due blocchi di calcestruzzo in un ponte lungo 250 m sono posti consecutivamente l’uno dietro l’altro senza alcuno spazio fra essi per la dilatazione termica, come in figura. Se la temperatura aumenta di 20.0 °C, qual è l’altezza y alla quale si innalzano i blocchi quando si deformano?

H

81. Supponiamo che la temperatura di 4 moli di gas ideale monoatomico venga aumentata da 350 K a 700 K con due procedimenti diversi. Nel primo 5500 J di calore sono ceduti al gas, nel secondo sono ceduti solo 1500 J.

In tutte e due i casi determinare: a) La variazione di energia interna, b) Il lavoro

compiuto.

Formula risolutiva Valore finale a) U= 3/2 nR T a) U= 17.5 E+03 J

b) U=Q-L da cui L=Q-U b) L1-12000J L2-16000J

L

L1 L2

L

250

T

T + 20°C

250 m

y

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82. Due moli di gas perfetto a temperatura 35 0C vengono fatte espandere

isotermicamente da un volume iniziale di 2.5 m3 ad un volume di 8,4 m3. Trovare:

a) La pressione nei due casi. (R=8,314 J/mole*K), b) Disegnare il grafico p-V. c)

Calcolare la variazione di energia interna. d) Calcolare il lavoro compiuto.

Formula risolutiva Valore finale a) P=nRT/V

a) P1=609.7 Pa P2=2048.6 Pa

b)

c)U=0 c)

d) L=nRTln(Vf/Vi) d)L=6207 J

L

83. Una mole di un gas perfetto monoatomico compie il ciclo mostrato in figura. La trasformazione da A a B è un’espansione isoterma reversibile. Calcolare a) il lavoro totale svolto sul gas, b) l’energia fornita al gas, c) l’energia ceduta dal gas e d) il rendimento del ciclo

H

84. Due moli di elio occupano un volume iniziale di 5 litri ad una pressione di 10 atm. Il gas si espande seguendo una trasformazione isoterma fino ad un volume di 1 m3 . Trovare:

la temperatura del gas b) la pressione finale

c) il lavoro fatto dal gas durante l’espansione

Formula risolutiva Valore finale a) PV=nRT T=PV/nR

a) T=303.7 K

b) PV=cost. PiVi=PfVf Pf=PiVi/Vf

b) Pf=0.05 atm

c) Il lavoro fatto durante una trasformazione isoterma di un gas perfetto è dato da: L=nRTln(Vf/Vi)

c) L=15.1 kJ

L

85. Due moli di elio gassoso, inizialmente alla temperatura di 300 K alla pressione di 0.4 Atm subiscono una compressione isoterma fino ad una pressione di 1.20 Atm. Assumendo che il gas si comporti come un gas perfetto, determinare a) il volume

L

P

V

1

2iperbole

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finale del gas, b) il lavoro compiuto sul gas. C) l’energia trasferita tramite il calore.

86. Tre moli di gas biatomico alla temperatura di 50 °C occupa inizialmente il volume di 0.2 m3. Al gas viene fatta compiere una trasformazione isobara che ne raddoppia il volume, e poi una compressione isoterma che lo porta il gas a triplicare la pressione iniziale. Determinare a) lo stato finale del sistema b) il lavoro scambiato dal sistema c) la variazione di energia interna Stato iniziale:

n = 3 moli TA = 50 °C = 323.15 K VA = 0.2 m3 = 200 litri PA = nRTA/VA = 0.398 atm = 0.403 105 Pa R=8.13 J/(K mole)

PC = 3PA = 1.194 atm = 1.21 105Pa TC = TB = 2TA = 646.3 K VC = nRT/PC = 2/3 VA = 133 l = 0.133 m3

Sommiamo i contributi al lavoro delle due singole trasformazioni, AB e BC: L = nRTCln(VC/VB)+PAVB – VA=

= 2nRTAln(3) + PAVA9258 J

L’unico contributo all’energia interna è lungo AB, e vale: U = ncVT = ncV(TB-TA) = ncV(TA) = n 5/2R TA= 19704 J

L

87. Due mole di gas monoatomico alla pressione di 0,2 atm occupa inizialmente il volume di 1 m3. Al gas viene fatta compiere una trasformazione isocora che ne dimezza la pressione, e poi una compressione isoterma che lo riporta alla pressione iniziale. Determinare d) lo stato finale del sistema e) il lavoro scambiato dal sistema f) la variazione di energia interna n = 2moli VA = 1m3 PA=0.2 atm = 0.2026 105 Pa TA= PAVA/nR = 1246 K

a) PC=PA=0.2 atm = 2.026 105 Pa TC = TB = VA(PA/2)/nR = 623 K VC = nRTB/PA = 500 l

b) L=nRTBln(1/2) = -7021 J

L

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c) U=ncVT= - 15194 J

88. Un campione di 3.00 L di un gas perfetto biatomico con rapporto dei calori specifici 7/5, contenuto in un cilindro, compie un ciclo chiuso. Il gas è inizialmente a 1.00 atm e a 273 K. Nel primo tratto, la sua pressione viene triplicata a volume costante. Successivamente si espande adiabaticamente fino alla sua pressione iniziale. Infine nell’ultimo tratto, il gas è compresso isobaricamente fino al suo volume iniziale. Determinare: a) il volume del gas nel punto finale dell’ espansione adiabatica. b) la temperatura del gas all’ inizio dell’ espansione adiabatica. c) la temperatura del gas alla fine del ciclo. d) il lavoro complessivo svolto sul gas nell’intero ciclo

H/L

89.

L

90.

L

Cognome________________________________Nome__________________________________

91.

L

92.

L

93.

L

94.

L

Cognome________________________________Nome__________________________________

95.

L

96. Un campione di un gas si espande da 1 a 4 m3 mentre la sua pressione diminuisce da 40 a 10 Pa. Quanto lavoro compie il gas se la sua pressione varia con il volume seguendo ciascuno dei tre processi A,B e V nell’ordine, come mostrato in figura?

H

97. Supponiamo di compiere 200J di lavoro su un sistema e di estrarre da esso 70 cal. Di calore. Secondo la prima legge della Termodinamica, quali sono i valori ( compresi i segni algebrici) di (a) lavoro, (b) Calore e (c) Eint?

H

98. Un gas all’interno di una camera compie il processo mostrato in figura. Calcolate il calore totale fornito al sistema durante un ciclo completo.

H

99. Un gas all’interno di una camera percorre il ciclo mostrato in figura. Si determini il calore totale fornito al sistema durante la trasformazione CA se il calore QAB fornito durante la trasformazione AB è 20J, considerando che durante la trasformazione BC non si ha alcun trasferimento di calore, e che il lavoro totale compiuto durante il ciclo è 15J.

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100. Quanta acqua resta non congelata dopo che sono stati estratti 50.2 kJ di

calore da 260 g di acqua liquida al suo punto di congelamento? H

101. Una certa sostanza ha una massa molare di 50 g/mol. Quando vengono forniti 314 j di calore a un campione di massa 30g di questa sostanza, la sua temperatura cresce da 25°C a 45°C. (a) Quale è il calore specifico di questa sostanza? (b) Quante moli di sostanza sono presenti?

H

102. Un dietologo invita i suoi clienti a bere acqua ghiacciata. Secondo la sua teoria, per innalzare la temperatura dell’avqua da 0°C a 37°C si consumano grassi in moto rilevante. Quanti litri di acqua ghiacciata occorre ingerire per consumare 454 g di grassi, assumendo che la combustione di una tal quantità di grasso fornisca 3500 kcal? Perché è sconsigliabile questa dieta?

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103. Calcolate la quantità minima di calore, in joule, necessaria per fondere completamente 130 g di argento inizialmente alla temperatura di 15°C

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104. Quale quantità di burro (6000cal/g) fornirebbe l’energia occorrente a un uomo di 73 kg per compensare l’energia potenziale necessaria a salire sulla cima del Monte Everest, alto 8840m, al livello del mare? Si assuma g costante pari a 9,8 m/s2.

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105. Si scaldano 100 g di acqua in un bicchiere con una restsitenza elettrica a immersione. La resistenza converte energia elettrica in energia termica con potenza 200W. Trascurando le perdite, calcolare il tempo necessario per elevare la temperatra dell’acqua da 23 a 100 °C

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106. Una certa quantità di gas idela alla temperatura di 10 °C e a una pressione di 100 kPa occupa un volume di 2.5 m3. (a) Quante moli di gas sono presentti? (b) Se la pressione viene ora portata a 300 kPA e la temperatura aumentata a 30°C, quale volume occuperà il gas? Supponete che non ci siano perdite.

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107. Nell’intervallo di temperatura tra 310 L e 330 K vale la seguente relazione che lega la pressione, il volume e la temperatura di un gas reale:

VTKJ

VTKJp

22/00662.0/9.24

Quanto lavoro compie il gas riscalnandolo a pressione costante da 315 a 325 K?

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108. Un campione di gas idelae compie tutto il processo cilcico mostrato in figura. La temperatura del gas nel punto a è 200K. (a) quante moli di gas si trovano nel campione? Quali sono (b) la temperatura del gas nel punto b, (c) la temperatura del gas nel punto c e (d) il calore netto fornito al gas durante il ciclo?

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Cognome________________________________Nome__________________________________

109. L’aria che inizialmente occupa un volume di 0.14 m3 ad una pressione relativa di 1.03 105Pa viene espansa isotermicamente alla pressione atmosferica di 101.3 kPa e poi raffreddata a pressione costante finchè raggiunge il suo volume iniziale. Calcolare il lavoro svolto dall’aria. La pressione relativa è la differenza di pressione tra la pressione reale e quelal atmosferica.

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110. Una certa massa di gas occupa un volume di 4.3 L a una pressione di 1.2 bar e a una temperatura di 310 k. Essa viene compressa adiabaticamente fino ad un volume di 0.76L. Determinate (a) la pressione finale e (b) la temperatura finale, supponendo che si tratti di gas ideale per il quale =1.4

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111. Un litro di gas con =1.4 è a 273 K di temperatura e a 1.0 bar di pressione. Esso viene improvvisamente compresso (adiabaticamente) a metà del suo volume originario. Trovate la sia pressione e la sa temperatura finali. (b) Il gas è ora raffreddato e riportato a 273 K a pressione costante. Qual è il suo volume finale?

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112. Si deve espandere un gas dallo stato iniziale a quello finale scegliendo tra due percorsi su un diagramma p-V. Il percorso 1 è composto di tre trasformazioni: un’isoterma JL 40 + un’espansione adiabatica

JL 20 + un’altra espansione isoterma JL 30 . Il percorso 2 comprende due trasformazioni: un’espansione isocora + un’espansione isobara. Di quanto varia l’energia interna del gas seguendo il percorso 2?

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Cognome________________________________Nome__________________________________

113.

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114.

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115. 3 moli di gas ideale si trovano inzialmente nello stato 1 a pressione p1=20bar e volume V1=1500 cm3. Passano allo stato 2 con pressione p2=1.5p1 e volume V2=2V1. Poi allo stato 3 con pressione p3=2p1 e volume V3=0.5 V1. Calcolare la temperatura del gas allo stato (a) 1 e (b) 2. Qual è la variazione complessiva di energia interna dallo stato 1 allo stato 3?

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116. Un gas ideale inizialmente alla temperatura di 300K è compresso a pressione costante di 25N/m2 da un volume i 3 m3 a un volume di 1.8 m3. Nel processo il gas cede 75 J di calore. Quali sono (a) la variazione di energia interna al gas e (b) la temperatura finale del gas?

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