Esercizi sulla trasformazione isobara

In questa pagina troverete una raccolta di esercizi sulla trasformazione isobara.
Nelle trasformazioni isobare la pressione del sistema rimane costante, ovvero il sistema subisce una trasformazione (come l’espansione o la compressione) senza che la sua pressione cambi. Come vedremo, durante una trasformazione isobara la pressione rimane costante mentre sono liberi di variare sia la temperatura che il volume.

Questi esercizi sulla trasformazione isobara sono principalmente rivolti a studenti di liceo, scuola superiore e studenti triennali, ma chiunque interessato all’argomento può beneficiarne!

Avete trovato qualche refuso? Scriveteci pure: info@gophysics.it

Esercizi svolti

1

Sul lavoro di una trasformazione isobara

Una mole di gas perfetto monoatomico ha un volume iniziale V_A = 1,3 \ m^3 alla pressione P_A = 2,3 \cdot 10^5 \ Pa e subisce un’espansione isobara fino a quando il volume finale V_B raddoppia

  • Calcola il lavoro della trasformazione isobara
  • Il lavoro è compiuto o subito dal gas?

[\mathcal L = 3,0 \cdot 10^5 \ J; Compiuto dal gas]

Soluzione
2

Sul calcolo della pressione in una trasformazione isobara

Due moli di gas perfetto biatomico si trovano alla temperatura iniziale T_A = 298 \ K. Il gas, a contatto termico con una sorgente di calore, subisce un’espansione isobara fino a raggiungere una temperatura finale T_B. Se il lavoro compiuto dal gas durante l’espansione è \mathcal L = 3,6 \cdot 10^2 \ J

  • Calcola la temperatura finale T_B

[T_B = 320 \ K]

Soluzione
3

Sul calore di una trasformazione isobara

Una mole di gas perfetto monoatomico di volume iniziale V_A = 4,6 \ m^3 subisce un’espansione isobara ed il suo volume finale è V_B = 7,4 \ m^3. Se la pressione costante è P = 2,4 \ cdot 10^2 \ J

  • Calcola il calore Q

[Q = 1,7 \cdot 10^3 \ J]

Soluzione
4

Sull’energia interna di una trasformazione isobara

Due moli di gas perfetto biatomico alla temperatura iniziale T_A = 298 \ K subiscono una compressione isobara alla pressione P = 3,3 \cdot 10^5 \ Pa. Se il volume nello stato finale B è V_B = 1,2 \ m^3

  • Calcola la variazione di energia interna \Delta U

[\Delta U = - 2,5 \cdot 10^3 \ kJ]

Soluzione
5

Sul calcolo del calore in una trasformazione isobara

Un gas perfetto biatomico compie un lavoro \mathcal L = 2,4 \cdot 10^2 \ J e la differenza tra il volume nello stato iniziale A ed il volume nello stato finale B risulta pari a \Delta V = 1,4 \ m^3

  • Calcola il calore Q

[Q = 8,3 \cdot 10^2 \ J]

Soluzione
6

Sul calcolo della temperatura in una trasformazione isobara

Consideriamo un gas di elio come un gas perfetto monoatomico con massa atomica pari a 4,0 \ u. Se il gas subisce un’espansione isoterma assorbendo Q = 2,7 \cdot 10^3 \ J di calore

  • Calcola la variazione di temperatura di m = 0,1 \ kg di gas perfetto

[\Delta T = 62 \ K]

Soluzione
7

Sul calcolo del lavoro dal piano di Clapeyron

Consideriamo la trasformazione isobara mostrata in figura:

trasformazione isobara
  • Calcola il lavoro compiuto dal gas

[\mathcal L = 2,1 \cdot 10^4 \ J]

Soluzione
8

Sul calcolo del calore specifico a pressione costante

Un gas perfetto viene messo in contatto termico con una sorgente di calore e subisce un’espansione isobara alla pressione costante P = 2,5 \cdot 10^4 \ Pa assorbendo una quantità di calore pari a Q = 24,3 \ J. Se la variazione di volume è pari a \Delta V = 2,8 \cdot 10^{-4} \ m^3 ed il gas non è né monoatomico né biatomico

  • Calcola il calore specifico a pressione costante c_P

[c_P = 28,8 \ J/(mol \cdot K)]

Soluzione
9

Sul lavoro di una trasformazione isobara di un gas di elio

Una quantità pari a m = 3,1 \ kg gas di elio alla pressione P = 2,4 \cdot 10^4 \ Pa subisce un’espansione isoterma. Se dopo la trasformazione isobara il volume è aumentato di \Delta V = 18,5 \ m^3

  • Calcola il lavoro compiuto dal gas
  • Calcola la variazione di temperatura

[\mathcal L = 4,4 \cdot 10^5 \ J;\Delta T = 68 \ K]

Soluzione
10

Sulle unità di misura in una trasformazione isobara

Dopo una compressione isobara il volume finale di un gas diventa 1/3 del volume iniziale V_A = 2,3 \ litri. Se il gas si trova a pressione atmosferica (P = 1 \atm) e scambia una quantità di calore pari a Q = 2,5 \cdot 10^2 \ J

  • Calcola la variazione di energia interna \Delta U

[\Delta U = 4,0 \cdot 10^2 \ J]

Soluzione

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