FLUIDI Fisica - M. Obertino Fisica - M. Obertino STATI DI AGGREGAZIONE DELLA MATERIA I diversi stati di aggregazione della materia dipendono dalle forze di legame interatomiche o intermolecolari. SOLIDI hanno volume e forma propi F L U I D I LIQUIDI hanno volume proprio ma assumono la forma del recipiente che li contiene GAS non hanno nè volume nè forma propri Fisica - M. Obertino DENSITA’ E PESO SPECIFICO o Densità m d V dACQUA 103 >> Unita’ di misura nel S.I. kg/m3 >> Unita’ di misura nel C.G.S. g/cm3 kg g 1 m3 cm 3 Fisica - M. Obertino DENSITA’ E PESO SPECIFICO o Densità m d V dACQUA 103 kg g 1 m3 cm 3 >> Unita’ di misura nel S.I. kg/m3 >> Unita’ di misura nel C.G.S. g/cm3 o Peso specifico P PS d g V >> Unita’ di misura nel S.I. N/m3 (C.G.S. dyn/cm3) kg 2 3 N (P S )ACQUA dACQUA g 10 m 3 9.8m /s 9.8 10 m 3 3 Fisica - M. Obertino PRESSIONE Pressioni F FN P A >> Unita’ di misura nel S.I. Pa (Pascal) >> Unita’ di misura nel C.G.S. Ba (baria) = dyn/cm² N kg m 1 kg P Pa 2 2 2 m s m m s2 1 Baria = 0.1 Pa Unità di misura pratiche: mmHg o torr (760 mmHg = 1.013105 Pa) atm (1 atm = 1.013105 Pa) FN A Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 p F /S 1 F F S Fisica - M. Obertino PRINCIPIO DI PASCAL 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 POUT PIN Fisica - M. Obertino PRINCIPIO DI PASCAL 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 POUT PIN FOUT FIN AOUT AIN FOUT AOUT FIN AIN La forza FIN applicata al pistone piccolo causa una forza molto grande FOUT sul pistone più grande. Fisica - M. Obertino PRESSIONE IDROSTATICA Pressione esercitata da una colonna di fluido di densità altezza h sulla sua base P dgh h Fisica - M. Obertino LEGGE DI STEVINO Pressione totale che agisce ad una profondità h all’interno di un fluido è pari a p p0 dgh p0 s h dove p0 è la pressione che agisce sulla superficie libera del fluido Fisica - M. Obertino 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 P dgh Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 P dgh Fisica - M. Obertino Esercizio Un sommozzatore si immerge raggiungendo la pressione di 350 kPa. La profondità raggiunta è [a] 5m [b] 15m [c] 25m [d] 35m [e] 45m Fisica - M. Obertino Esercizio Un sommozzatore si immerge raggiungendo la pressione di 350 kPa. La profondità raggiunta è [a] 5m [b] 15m [c] 25m [d] 35m [e] 45m La pressione che agisce su un sub alla profondità h è: p dgh pa dgh p pa p pa h dg (350 100) 10 3 Pa h 25m 2 3 3 9.8m /s 10 kg/m Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Patm dgh 13.6103 kg/m 3 9.8 m /s2 0.76 m 101.3103 Pa 1.013105 Pa Fisica - M. Obertino 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. La spinta di Archimede è una forza SA SA dFLUIDOVIMM g m P VIMM = volume del corpo immerso nel fluido Fisica - M. Obertino IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE P m g dCORPOVg SA P SA dFLUIDOVg Fisica - M. Obertino IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE P m g dCORPOVg SA P SA dFLUIDOVg R SA P dFLUIDOVg dCORPOVg Fisica - M. Obertino IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE P m g dCORPOVg SA P SA dFLUIDOVg R SA P dFLUIDOVg dCORPOVg dCORPO < dFLUIDO corpo va a galla R (dFLUIDO dCORPO )Vg dCORPO = dFLUIDO corpo fermo dCORPO > dFLUIDO corpo affonda Fisica - M. Obertino 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 Fisica - M. Obertino 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 Fisica - M. Obertino Esercizio La spinta di Archimede NON dipende: 1) dalla densità del mezzo 2) dal peso specifico del mezzo 3) dalla profondità alla quale il corpo è immerso 4) dal volume del corpo 5) dal valore dell'accelerazione di gravità Fisica - M. Obertino Esercizio La spinta di Archimede NON dipende: 1) dalla densità del mezzo 2) dal peso specifico del mezzo 3) dalla profondità alla quale il corpo è immerso 4) dal volume del corpo 5) dal valore dell'accelerazione di gravità SA dFLUIDOVg PS d g Fisica - M. Obertino 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 uguali 2) è maggiore quella del sughero 3) è maggiore quella del ferro 4) è assente per il ferro perchè va a fondo 5) Nessuna delle precedenti risposte è corretta Fisica - M. Obertino 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 uguali 2) è maggiore quella del sughero 3) è maggiore quella del ferro 4) è assente per il ferro perchè va a fondo 5) Nessuna delle precedenti risposte è corretta SA dFLUIDOVg Fisica - M. Obertino 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 CALORIMETRIA Fisica - M. Obertino Fisica - M. Obertino TEMPERATURA 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) Fisica - M. Obertino 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) 9 o T( F) T( C) 32 5 o Fisica - M. Obertino 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. Fisica - M. Obertino IL CALORE 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. 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. Fisica - M. Obertino IL CALORE 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. 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. J >> Unità di misura nel C.G.S. erg Unità pratica: caloria 1cal = 4.186 J Fisica - M. Obertino IL CALORE 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. 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 DT della sua temperatura? Fisica - M. Obertino CAPACITA’ TERMICA La capacità termica di un corpo è la quantità di calore Q necessaria per ottenere una variazione di temperatura DT. E’ definita come: Q C DT Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Q C DT Fisica - M. Obertino CALORE SPECIFICO Il calore specifico di un corpo è il rapporto tra la capacità termica e la massa. C Q c m m DT >> Unità di misura nel SI J/(kgK) Sostanza cal/(g °C) J/(kg°C) Alluminio 0.22 900 Acqua 1 4186 Aria 0.24 1005 Benzina 0.54 2240 Fisica - M. Obertino CALORE SPECIFICO Il calore specifico di un corpo è il rapporto tra la capacità termica e la massa. C Q c m m DT >> Unità di misura nel SI J/(kgK) Quale legge lega il calore Q Sostanza cal/(g ceduto/assorbito da un corpo °C) alla variazione DT della sua Alluminio 0.22 temperatura? Q cmDT J/(kg°C) 900 Acqua 1 4186 Aria 0.24 1005 Benzina 0.54 2240 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Q DT mc Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Q cmDT Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Q cmDT 10l 10dm 3 10 10 3 cm 3 10 4 cm 3 1g 4 3 4 m dV 3 10 cm 10 g cm Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Q cmDT 10l 10dm 3 10 10 3 cm 3 10 4 cm 3 1g 4 3 4 m dV 3 10 cm 10 g cm cal Q 1 o 10 4 g 5 oC 50000cal 50kcal gC Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Q1 cm1 (T1 Tf ) Q2 cm2 (Tf T2 ) Q1 Q2 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Q1 cm1 (T1 Tf ) m2 (Tf T2 ) m1 (T1 Tf ) Q2 cm2 (Tf T2 ) Q1 Q2 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Q1 cm1 (T1 Tf ) Q2 cm2 (Tf T2 ) Q1 Q2 m2 (Tf T2 ) m1 (T1 Tf ) (m1 m2)Tf m1Tf m2T2 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Q1 cm1 (T1 Tf ) Q2 cm2 (Tf T2 ) Q1 Q2 m2 (Tf T2 ) m1 (T1 Tf ) (m1 m2)Tf m1Tf m2T2 m1T1 m2T2 2kg 80 oC 1kg 20 oC Tf 60 oC m1 m2 3kg Fisica - M. Obertino MECCANISMI DI TRASMISSIONE DEL CALORE 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). Fisica - M. Obertino LA CONDUZIONE La velocità di trasmissione del calore dipende dalla differenza di temperatura e dall’area della superficie di contatto. DQ DT A Dt l coefficiente di conducibilità termica. Fisica - M. Obertino 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 Fisica - M. Obertino 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Ma è proprio vero che tutte le volte che un corpo assorbe/ cede calore la sua T cambia? Fisica - M. Obertino 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. Fisica - M. Obertino 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. Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 [e] nessuna delle precedenti risposte è corretta Fisica - M. Obertino Esercizio 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 [e] nessuna delle precedenti risposte è corretta 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. Fisica - M. Obertino 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. Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 [e] nessuna delle precedenti affermazioni è corretta Fisica - M. Obertino Esercizio 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 [e] nessuna delle precedenti affermazioni è corretta J 212kJ Q 212 1000g 212000J 50.7kcal g 4.186 GAS PERFETTI Fisica - M. Obertino Fisica - M. Obertino 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. Fisica - M. Obertino 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) Fisica - M. Obertino EQUAZIONE DI STATO DI UN GAS PERFETTO Se il gas ideale è in equilibrio (p,V e T hanno lo stesso valore in ogni punto del gas e nel tempo) PV nRT P,V,T pressione, volume, temperatura assoluta del gas ideale n numero di moli= m/Mmolecolare J R 8,31 K mole Sistema Internazionale litri atm 0.082 K mole Unità pratiche: volume litri pressione atm Fisica - M. Obertino Esercizio 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 [e] nessuna delle precedenti risposte è corretta Fisica - M. Obertino Esercizio 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 [e] nessuna delle precedenti risposte è corretta Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 T cos t PV nRT cos t P e V inversamente proporzionali Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 PV nRT Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Ti=(27+273)K=300K Tf=(127+273)K=400K nRTi Pi V nRT f nRTi Tf 400K 4 Pf pi pi V pi V Ti 300K 3 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino Esercizio 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 Fisica - M. Obertino PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA La variazione di energia interna DU di un sistema è legata al calore Q e al lavoro L scambiati dal sistema con l’ambiente dalla relazione: DU Q L L<0 Q<0 Occhio al segno di Q ed L! L>0 Q>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! Fisica - M. Obertino Esercizio 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 [e] nessuna delle precedenti risposte è corretta Fisica - M. Obertino Esercizio 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 [e] nessuna delle precedenti risposte è corretta
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