Termodinamica domande di fisica con risposte ragionate - Es 2

“La termodinamica”

Es 2 Quesiti a risposta multipla con analisi delle risposte

“La termodinamica” Es 2 Quesiti a risposta multipla con analisi delle risposte

9) Macchina termica e rendimento

Una macchina termica assorbe il calore Q₁, da una sorgente e cede il calore Q₂ all'ambiente esterno. In quale dei seguenti casi il suo rendimento è più elevato?

• A - Q₁ = 24000 Cal Q₂ = 16000 Cal
• B - Q₁ = 20000 Cal Q₂ = 14000 Cal
• C - Q₁ = 15000 Cal Q₂ = 6000 Cal

10) Entropia in un sistema isolato

Un sistema isolato passa da uno stato S₁ ad uno stato S₂ attraverso un processo irreversibile. In merito all'entropia, si può affermare che:

• A - L'entropia diminuisce.
• B - L'entropia resta costante in quanto il sistema è, per ipotesi, isolato.
• C - L'entropia aumenta.

11) Trasformazione reversibile

Un sistema isolato subisce una trasformazione attraverso un processo reversibile. Quale delle seguenti affermazioni è corretta?

• A - L'entropia alla fine del processo è cresciuta.
• B - In tutte le parti del sistema l'entropia resta costante.
• C - Se l'entropia cresce in una parte del sistema, essa diminuirà da un'altra parte della stessa quantità.

12) Frigorifero e temperatura dell'ambiente

Chiudendo porte e finestre di una cucina e spalancando il portello del frigorifero, l'ambiente:

• A - Si riscalda.
• B - Si raffredda.
• C - Resta alla stessa temperatura.

13) Riscaldamento di un gas

Un gas viene riscaldato una volta a pressione costante e una volta a volume costante. Se in entrambi i casi il gas incrementa la propria temperatura di una stessa quantità, quale delle seguenti affermazioni è giusta?

• A - È richiesta una maggiore quantità di calore per riscaldarlo a pressione costante.
• B - È richiesta una maggiore quantità di calore per riscaldarlo a volume costante.
• C - La quantità di calore è la stessa se sono identiche le condizioni iniziali.

14) Acqua e ghiaccio

Abbiamo due recipienti contenenti la stessa quantità di acqua alla stessa temperatura. In uno versiamo dei cubetti di ghiaccio a 0 °C, nell'altro una uguale massa di acqua a 0 °C. In riferimento al raffreddamento, succede che:

• A - Si raffredda di più il recipiente dove viene versata acqua a 0 °C.
• B - Si raffredda di più il recipiente dove viene versato il ghiaccio.
• C - Si raffreddano allo stesso modo in quanto si tratta della stessa sostanza, alla stessa temperatura e di uguale massa.

15) Gas che assorbe calore

È possibile che un gas, pur assorbendo calore, si raffreddi?

• □ A - Non è possibile.
• □ B - È possibile se esso, espandendosi, compie un lavoro superiore al calore assorbito.
• □ C - Sarebbe possibile se ne cedesse, contemporaneamente, una quantità maggiore ad un altro sistema.

16) Grafico pressione-volume

Il grafico presenta due curve pressione-volume a diverse temperature. Quale coppia di punti tra quelli evidenziati rappresenta una trasformazione in cui il lavoro è nullo e l'energia interna del gas diminuisce?

• □ A - Coppia A-C.
• □ B - Coppia A-B.
• □ C - Coppia A-D.

17) Macchina termica

Quale delle seguenti affermazioni è errata?

• □ A - Si può definire macchina termica qualunque dispositivo che, assorbendo energia termica, produce lavoro.
• □ B - Un dispositivo che ricevendo energia può far passare calore da un corpo più freddo ad uno più caldo è una macchina termica.
• □ C - Una macchina termica è un dispositivo utilizzato per produrre calore.

Analisi delle risposte

1. Il rendimento di una macchina termica è dato dalla formula: Utilizzando i dati del test si vede che la risposta è errata!
2. La risposta è errata per le stesse considerazioni fatte in A.
3. La risposta è giusta.
4. L’entropia di un sistema isolato che subisce una trasformazione irreversibile va sempre aumentando. La risposta è errata!
5. La risposta è errata (vedi punto A).
6. La risposta è giusta!
7. Nel caso di un processo reversibile in un sistema isolato poiché vale l’equazione: La risposta è errata.
8. È l’entropia di tutto il sistema che resta costante. Essa può aumentare o diminuire in una parte del sistema e, contemporaneamente, diminuire o aumentare di un'uguale quantità in altra parte.
9. La risposta è giusta!
10. La risposta è giusta.
11. La quantità di calore che il frigorifero cederebbe all’ambiente sarebbe maggiore di quella che egli prende dall’ambiente. Tale maggiore quantità è imputabile al calore sviluppato dal funzionamento del motore del frigorifero. La risposta è errata!
12. La risposta è errata (vedi punto B).

13)

• A - La risposta è giusta!.
• B - La risposta è errata! Una maggiore quantità di calore occorrerebbe se parte dell'energia assorbita servisse per il lavoro di espansione del gas. È questo il caso di un gas riscaldato a pressione costante non a volume costante.
• C - La risposta è errata in quanto, anche a parità di condizioni, sono diversi i calori specifici a pressione costante da quelli a volume costante.

14)

• A - Il ghiaccio, fondendo, assorbe calore dall'acqua in cui è immersa. Pertanto si raffredda di più il recipiente dove viene versato il ghiaccio. La risposta è errata!
• B - La risposta è giusta!
• C - La risposta è errata per le stesse considerazioni svolte in A.

15)

• A - La risposta è errata. Infatti basterebbe che il gas espandendosi compisse un lavoro superiore alla quantità di calore assorbita.
• B - La risposta è giusta!
• C - Se si verificasse una tale ipotesi significherebbe che il gas cederebbe calore all'ambiente esterno. L'ipotesi, invece, è che esso assorbe il calore dall'ambiente esterno.