Classe 4
1. Una quantità di un gas perfetto monoatomico pari a n = 2,0 mol subisce un ciclo termodinamico
costituito da una sequenza di tre trasformazioni: una isocora (1→2), un’adiabatica (2 →3) ed
un’isobara (3→1). Nello stato 1 volume e temperatura sono rispettivamente V1=1,5 litri e T1=300K;
nello stato 2 la temperatura è T2=600 K.
Si determini:
a) la pressione, il volume e la temperatura del gas negli stati 1, 2, e 3 e si disegni il diagramma del
ciclo nel piano (P;V);
b) La variazione di energia interna U 1→2 del gas nella trasformazione 1→2;
c) Il lavoro totale compiuto dal gas nel ciclo.
d) Il rendimento del ciclo
e) Si confronti il rendimento del ciclo qui considerato con il rendimento di un ciclo di Carnot che operi
tra le due temperature, massima T2=600 K e minima T1=300K.
2. Una pompa di calore, alimentata elettricamente, trasferisce calore dall’esterno a -5,0 °C ad una
stanza a 17°C. Nel caso ideale, quanti joule vengono forniti alla stanza sotto forma di calore per
ogni joule d’energia elettrica consumato?
3. Un frigorifero è progettato per un consumo di 300W.
Si determini:
a) Qual è la massima quantità di calore che esso può sottrarre in un’ora se l’interno è a 0,0°C ed esso
cede calore in una stanza a 20°C?
b) Se il rendimento del secondo principio per il frigorifero è il 70%, quanto calore può sottrarre in
un’ora?
4. Che cosa prevede il pacchetto 20-20-20 dell’Unione Europea?
5. Descrivi il ciclo effettuato dal liquido frigorigeno in una pompa di calore evidenziando le parti che
costituiscono il ciclo, le trasformazioni subite dal fluido frigorigeno e le zone in cui assorbe e cede
calore.
6. In una pompa di calore quali materiali possono costituire la sorgente fredda? e quali il pozzo
caldo? Quali sono i principali vantaggi e svantaggi delle varie sorgenti fredde?