esercizi_termodinamica_gas

ESERCIZI Termologia, calore, gas ideali 1. Perché la temperatura di un oggetto di alluminio, di massa 90 g, vari da 20 °C a 30°C, bisogna fornire ad esso 198 cal. (a) Qual è la capacità termica dell 'oggetto? (b) Qual è il calore specifico dell 'alluminio? 2. Un ferro di cavallo di massa 800 g viene riscaldato da 20 °C a 500 °C; il calore specifico del ferro è 0.11 cal/g°C. Quanto calore viene fornito all'oggetto? 3. Il calore specifico dell’alcool etilico (C2H50H) è 0.57 cal/g°C. I pesi atomici dell'idrogeno, del carbonio e dell'ossigeno sono rispettivamente 1, 12 e 16. Qual è il calore molare dell'alcool etilico? (si ricorda che una mole di una sostanza contiene un numero di Avogadro di molecole della sostanza, e il suo peso in grammi è pari al peso molecolare) 4. Su di un fornello a gas, che fornisce 100 calorie al secondo, viene posto un pentolino, di capacità termica trascurabile, contenente 1 litro di acqua alla temperatura iniziale di 20 °C. Se il rendimento, cioè il rapporto fra il calore che va effettivamente a riscaldare il sistema e il calore prodotto dalla combustione, è del 75%, quale temperatura raggiunge l'acqua dopo 4 minuti? 5. Un serbatoio, di capacità tennica trascurabile, contiene 500 litri di acqua. Si vuole riscaldare il sistema da 10 °C a 80 °C utilizzando del combustibile il cui potere calorifico (calore prodotto per unità di massa) è di 8 x 103 kcal/kg. Se il rendimento, cioè il rapport fra il calore effettivamente utilizzato per riscaldare il sistema e il calore prodotto dalla combustione, è del 60%, quanto combustibile (in Kg) occorre? 6. Una persona ha fatto una doccia di 4 minuti usando 10 litri di acqua calda al minuto; questa proveniva da uno scaldabagno in cui l’acqua era stata riscaldata da 20 °C a 70 °C. Sapendo che 1 kWh (chilowattora) equivale a 860 kcal e che l'energia elettrica impiegata per riscaldare l'acqua costa 0,13 euro al kWh, calcolare l'energia termica consumata durante la doccia e il costo della doccia. 7. Si impiega una potenza di 500 W per 2 minuti per forare una piastra di rame di massa 1 kg e calore specifico 0,092 cal/g°C. Per l’80% l’energia meccanica impiegata si converte in energia termica che va a riscaldare la piastra. Calcolare l'innalzamento di temperatura della piastra. 8. Una moneta di rame, di massa m = 3 g, viene lasciata cadere al suolo da un’altezza h = 30 m con velocità iniziale nulla. (a) Assumiamo che nel processo la comversione di energia meccanica in energia interna della moneta si realizzi nella misura del 75%: essendo c=(l.092 cal/g°C il calore specifico del rame, qual’è l’incremento di temperature dell'oggetto? (b) Il risultato dipende dalla massa del corpo lasciato cadere? 9. A pressione costante una mole di gas perfetto monoatomico viene riscaldata dalla temperatura di 23 °C alla temperatura di 323 °C. Calcolare, per il processo considerato, il lavoro compiuto. 10. Un serbatoio metallico cubico ha pareti sottili, con spigolo di lunghezza 50 cm, e contiene un gas monoatomico alla pressione di 1,50 atm ed alla temperatura di 10 °C. Per prolungata esposizione al sole l'intero sistema si porta alla temperatura di 65 °C. Nell’ipotesi che il volume del serbatoio non si sia sensibilmente modificato e che il gas possa considerarsi perfetto, determinare la forza che nelle condizioni finali il gas esplica su ciascuna parete del recipiente. 11. Due moli di gas perfetto sono inizialmente alla temperatura di 50°C ed alla pressione di 1 atm. Esse si espandono isotermicamente sino ad assumere la pressione di 0,40 atm. Determinare: (a) il volume occupato dalla massa gassosa nello stato finale. 12. In figura sotto viene mostrato un semplice «calorimetro a ghiaccio», costituito da un recipiente contenente una notevole quantità di ghiaccio a 0 °C e terminante inferiormente con un tubicino munito di un rubinetto R a vite; il cilindro graduato G serve a raccogliere l’acqua ottenuta dalla fusione del ghiaccio e a misurame il volume. Nel calorimetro viene introdotto, alla temperatura iniziale di 100 °C, un pezzo di ferro di massa 200 g; aperto il rubinetto, si raccolgono 28 cm3 di acqua. Sapendo che il calore latente di fusione del ghiaccio è di 80 cal/g, determinare il calore specifico del ferro. 13. In una vasca da bagno sono stati versati 70 litri di acqua a 60 °C proveniente da uno scaldabagno. Quanta acqua corrente a 16°C occorre aggiungere affinché la temperatura finale della massa d’acqua sia di 36 °C? Si trascurino le dispersioni di calore verso l’ambiente circostante e la capacità termica della vasca. 14. In un giorno d'estate, da una bottiglia di aranciata, estratta da un frigorifero alla temperature di 6 °C, una ragazza versa in un bicchiere 110 cm3 di bevanda. Trovandola troppo fredda, aggiunge 60 cm di aranciata versati da una seconda bottiglia a temperatura ambiente (25 °C). Qual’è la temperatura finale della bibita? Si trascurino le dispersioni di calore verso l'ambiente circostante e la capacità termica del bicchiere, e si assuma per le due masse di bevanda mescolate la medesima densità. 15. Una persona di 60 kg compie un’escursione in montagna salendo dall'altezza di 200 m sul livello del mare all’altezza di 2500 m. Supponiamo che durante l’escursione la persona non si al imenti e che la potenza metabolica totale sviluppata durante l’ascensione sia ottenuta a spese dei grassi di riserva dell’organismo. Sapendo che 1 g di grasso fornisce un’energia di 9,3 kcal, ed assumendo che la conversione in lavoro meccanico sia ottenuta con un’efficienza del 20%, calcolare quanto grasso consuma la persona nella salita. 16. Il pane bianco comune è costituito essenzialmente da carboidrati, sostanze proteiche (contenute nel glutine) e acqua, mentre i grassi sono praticamente assenti. Sapendo che 100 g di pane bianco fresco forniscono mediamente 260 kcal e che da l g di carboidrati o di proteine si ottengono 4,1 kcal, calcolare la percentuale di acqua presente mediamente in questo tipo di pane.

Download Report