Esercizi di termodinamica

Vengono proposti esercizi di termodinamica in cui si devono calcolare alcune grandezze a seguito di trasformazioni isobare, isocore, isoterme e adiabatiche.

Esercizi

  • In un processo isobaro un gas ideale in un sistema pistone/cilindro un gas ideale viene riscaldato e alla pressione costante di 200 kPa si espande da 0.04 m3 a 0.10 m3. Calcolare il lavoro fatto dal sistema

In condizioni isobare W = pΔV = 200 kPa( 0.10 m3 – 0.04 m3)= 12 kJ

  • In un processo isocoro 0.9 kg di idrogeno vengono raffreddato da 400°C a 350°C. Calcolare il calore rimosso dal sistema sapendo che per l’idrogeno Cv=10.2 kJ/kg∙K

In condizioni isocore Q = m∙Cv∙ΔT

T2=623 K

T1= 673 K

Q = 0.9 kg ∙ 10.2 kJ/kg∙K ( 623-673) = – 459 kJ

  • In un processo isotermo 4 moli di aria inizialmente a 1 atm e 295 K vengono compresse fino a quando la pressione finale è di 8 atm. Calcolare il calore in gioco in questo processo stabilendo se il calore viene assorbito o ceduto dal sistema

In un processo isotermo W = nRT ln(p1/p2)

Il rapporto p1/p2 può essere espresso anche in atm senza dover convertire le rispettive pressioni in Pa in quanto il risultato è lo stesso

W = 4 mol ∙8.314 J/mol ∙ K ∙ 295 K ln 1/8 =  – 20400 J

Il segno negativo indica che il calore è stato perso dal sistema

  • Un gas ideale monoatomico alla pressione di 1.01 ∙ 105 Pa si espande adiabaticamente da 1.50 m3 a 3.00 m3, Calcolare la pressione finale

In una trasformazione adiabatica pVγ = costante essendo γ =cp/cv

Per un gas monoatomico cp = 5/2 R e cv=3/2R pertanto γ = 5/3

p1V1γ = 1.01 ∙ 105 ∙ ( 1.50)5/3= 1.99 ∙ 105

Poiché p1V1γ = p2V2γ

Si ha:

1.99 ∙ 105 = p2(3.00)5/3

p2 = 3.19 ∙ 104 Pa

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Author: Chimicamo

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