Esercizi sulla trasformazione isoterma

In questa pagina troverete una raccolta di esercizi sulla trasformazione isoterma.
Nelle trasformazioni isoterme la temperatura del sistema rimane costante, ovvero il sistema subisce una trasformazione (come l’espansione o la compressione) senza che la sua temperatura cambi. Come vedremo, ciò implica che la variazione di energia interna del sistema è uguale a zero durante la trasformazione isoterma. Per eseguire una trasformazione isoterma, è necessario mantenere il sistema in contatto termico con una sorgente di calore o di raffreddamento in modo tale che la temperatura rimanga costante.

Questi esercizi sulla trasformazione isoterma 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 isoterma

Un gas perfetto biatomico cede Q = 3800 \ J di calore a temperatura costante.

  • Calcola il lavoro compiuto dal gas

[\mathcal L = - 3800 \ J]

Soluzione
2

Sul calcolo delle moli di un gas perfetto monoatomico

Un gas perfetto monoatomico a contatto con un serbatoio a temperatura costante T = 10 \ K subisce una compressione isoterma cedendo Q = 1600 \ J di calore. Se dopo la compressione il volume finale del gas è diventato tre volte più piccolo rispetto al volume iniziale.

  • Calcola il numero di moli n

[n = 18]

Soluzione
3

Sul calcolo della temperatura di un gas perfetto monoatomico

Due moli di gas perfetto monoatomico a contatto con un serbatoio a temperatura costante subisce un’espansione isoterma assorbendo Q = 870 \ J. Se dopo l’espansione il volume finale del gas è diventato il doppio rispetto al volume iniziale.

  • Calcola la temperatura del gas T

[T = 76 \ K]

Soluzione
4

Sul calcolo del volume di un gas perfetto monoatomico

Una mole di gas perfetto monoatomico a contatto con un serbatoio a temperatura costante T = 25 \ K subisce un’espansione isoterma assorbendo Q = 870 \ J. Se il volume iniziale è V_i = 0,7 \ m^3

  • calcola il volume finale V_f

[V_f = 46 \ m^3]

Soluzione
5

Sul calcolo del calore dal piano di Clapeyron

Una mole di gas perfetto monoatomico subisce una trasformazione isoterma che porta il gas dallo stato A allo stato B. Il gas è a contatto con una sorgente di calore a temperatura costante T = 100 \ K

trasformazione isoterma gas perfetto
  • La trasformazione è una compressione o un’espansione isoterma?
  • Calcola il calore Q scambiato durante la trasformazione
  • Il calore è assorbito o ceduto dal gas?

[Compressione isoterma; Q = -543 \ J; Ceduto]

Soluzione
6

Sul calcolo della temperatura dal piano di Clapeyron

Due moli di gas perfetto monoatomico compiono l’espansione isoterma mostrata in figura:

trasformazione isoterma nel piano di clapeyron
  • Calcola la temperatura nello stato A e nello stato B

[T_A = T_B = 150 \ K]

Soluzione
7

Sul calcolo della pressione dal piano di Clapeyron

Una mole di gas perfetto monoatomico a contatto con una sorgente di calore a temperatura costante compie l’espansione isoterma mostrata in figura. Se la quantità di calore assorbito è pari a Q = 5300 \ J

trasformazione isoterma gas perfetto
  • Calcola la pressione nello stato A e nello stato B

[P_A = 6,9 \ kPa; P_B = 4,2 \ kPa]

Soluzione
8

Sulle unità di misura in una trasformazione isoterma

Due moli di gas perfetto monoatomico si trovano ad una pressione iniziale P_A = 2,0 \ atm. Dopo essere stato messo a contatto con una sorgente di calore a temperatura costante il gas assorbe una quantità di calore pari a Q = 1900 \ cal. Se il volume finale V_B raddoppia rispetto al volume iniziale V_A

  • Calcola la temperatura della sorgente di calore
  • Calcola V_A, V_B e P_B

[T = 6,9 \cdot 10^2 \ K; V_A = 5,7 \cdot 10^{-2} \ m^3; V_B = 0,1 \ m^3; P_B = 1,1 \cdot 10^5 \ Pa]

Soluzione
9

Sulla trasformazione isoterma ed il calore latente

n = 20 moli di gas perfetto monoatomico subiscono una compressione isoterma dopo che il gas è stato posto a contatto termico con una sorgente di calore formata da m = 1,2 \ kg di ghiaccio fondente a temperatura T = 273 \ K. Se il volume iniziale del gas è V_A = 4,3 \ m^3

  • Calcola il volume finale V_B dopo che tutto il ghiaccio si è fuso

[Suggerimento: Il calore latente di fusione del ghiaccio è \lambda = 333,5 \ kJ/kg]

[V_B = 6,4 \cdot 10^{-4} \ m^3]

Soluzione

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