10 esercizi sulla trasformazione isocora (con soluzioni)

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In questa pagina troverete una raccolta di esercizi sulla trasformazione isocora. Si tratta di un processo durante il quale il volume di un sistema rimane costante mentre si verificano variazioni di altre grandezze termodinamiche, come la pressione e la temperatura. Come vedremo, ciò implica che il lavoro in una trasformazione isocora è uguale a zero, ovvero il calore scambiato è uguale alla variazione di energia interna del sistema.

Attraverso questi esercizi, avrete l’opportunità di applicare i concetti teorici appresi e di sviluppare una comprensione più profonda delle leggi che governano questi processi termodinamici. Ogni esercizio è corredato da una soluzione dettagliata che spiega passo dopo passo il metodo di risoluzione, mettendo in evidenza le leggi fisiche e le formule matematiche utilizzate.

Questa raccolta è pensata per studenti di scuole superiori e appassionati di scienze fisiche che desiderano approfondire le proprie conoscenze e migliorare le proprie capacità di problem-solving. Speriamo che vi sia utile nel vostro percorso di studio e vi fornisca una solida base per affrontare con sicurezza le sfide poste dalla termodinamica. Buono studio!

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Esercizi sulla trasformazione isocora

Sul lavoro di una trasformazione isocora

Una mole di gas perfetto biatomico cede $Q = 2,4 \cdot 10^3 \ J$ di energia all’ambiente circostante.

Calcola il lavoro $\mathcal{L}$ compiuto dal gas

[ $\mathcal{L} = 0 \ J$ ]

Soluzione

Sul calcolo della temperatura in una trasformazione isocora

Due moli di gas perfetto monoatomico assorbono $Q = 1,5 \cdot 10^3 \ J$ di calore

Calcola l’intervallo di temperatura prima e dopo l’assorbimento

[ $\Delta T = 60 \ K$ ]

Soluzione

Sul calcolo del calore in una trasformazione isocora – Caso 1

$n = 0,8 \ mol$ di gas perfetto monoatomico vengono riscaldate tramite una trasformazione isocora. Se la temperatura aumenta di $25 \ K$

Calcola il calore $Q$ assorbito dal gas

[ $Q = 2,5 \cdot 10^2 \ J$ ]

Soluzione

Sul calcolo del calore in una trasformazione isocora – Caso 2

$n = 4,8 \ mol$ di gas perfetto monoatomico vengono riscaldate tramite una trasformazione isocora. Se la temperatura aumenta di $45 \ C^\circ$

Calcola il calore $Q$ assorbito dal gas

[ $Q = 2,7 \cdot 10^3 \ J$ ]

Soluzione

Sul grafico della trasformazione isocora

Una mole di gas perfetto monoatomico subisce la trasformazione isocora dallo stato $A$ allo stato $B$ mostrata in figura:

Calcola la temperatura $T_B$

[ $T_B = 9,0 \cdot 10^2 \ K$ ]

Soluzione

Sul calcolo dell’energia interna dal grafico di Clapeyron

Una mole di gas perfetto monoatomico compie una trasformazione isocora dallo stato $A$ allo stato $B$ come mostrato in figura:

grafico PV di una trasformazione isocora

Calcola l’energia interna $\Delta U$ della trasformazione

[ $\Delta U = 9,0 \cdot 10^3 \ J$ ]

Soluzione

Sul grafico P-V e la trasformazione isocora

Una mole di gas perfetto monoatomico compie una trasformazione isocora dallo stato $A$ allo stato $B$ in cui la temperatura è $T_B = 2,5 \cdot 10^2 \ K$ come mostrato in figura:

Calcola la temperatura $T_A$ dello stato $A$

[ $T_A = 62 \ K$ ]

Soluzione

Sul diagramma entropico di una trasformazione isocora

Una mole di gas perfetto monoatomico compie una trasformazione isocora dallo stato $A$ allo stato $B$ in come mostrato nel pianoT-S in figura:

Calcola la variazione di entropia $\Delta S$ per andare dallo stato $A$ allo stato $B$

[ $\Delta S = -8,6 \ J/K$ ]

Soluzione

Sul piano T-S e la trasformazione isocora

La variazione di entropia di una trasformazione isocora dallo stato $A$ allo stato $B$ di $n = 1$ moli di gas perfetto monoatomico è $\Delta S = 12 \ J/K$ . Se, come mostrato in figura, la temperatura nello stato $A$ è $T_A = 30 \ K$