Esercitazione del 24 aprile 2013

Gas in un recipiente con setto

Un recipiente è immerso in un bagno termico a temperatura nota T0. Il recipiente, di sezione nota S, è diviso in due da un setto. Nei due compartimenti ci sono na e nb moli di gas perfetto. I volumi iniziali sono noti Va e Vb. Calcolare la forza necessaria per tenere fermo il setto. Se si rimuove questa forza, quali sono i due volumi finali all'equilibrio.

Soluzione: http://www.pi.infn.it/~vajente/13_04_24_recipiente_con_setto.pdf

Trasformazione reversibile e irreversibile

Un gas perfetto è contenuto in un recipiente dotato di un pistone di massa m. Fuori c'è il vuoto. La temperatura iniziale sia Ti nota. Calcolare il volume del gas.
Si aggiunge quindi una ulteriore massa m sul pistone.
Qual è lo stato finale se il gas è immerso in un bagno termico?
Se invece il pistone e il recipiente sono impermeabili al calore, qual è lo stato finale? C'è differenza se la massa viene aggiunta tutta d'un colpo oppure lentamente un po' per volta?

Soluzione: http://www.pi.infn.it/~vajente/13_04_24_trasformazioni_reversibili_irreversibili.pdf

Trasformazioni politropiche

Un gas perfetto è contenuto in un recipiente isolante ma con massa m e calore specifico c. Se variamo il volume in modo reversibile, qual è la legge della trasformazione nel piano p-V? Qual è il calore specifico molare del gas per la trasformazione?

Soluzione: http://www.pi.infn.it/~vajente/13_04_24_trasformazioni_politropiche.pdf

Gas di fotoni

La radiazione elettromagnetica all'equilibrio termodinamico può essere descritta da un gas con particolari equazioni di stato. L'energia interna è data da U=bVT^4 dove b è una costante. Inoltre vale la seguente relazione tra pressione e temperature p=1/3 b T^4.
Descrivere un ciclo di Carnot nel piano p-V e calcolarne il rendimento.

Soluzione: http://www.pi.infn.it/~vajente/13_04_24_gas_fotoni.pdf