Esame fisica 2

Esame scritto fisica TB ingegneria gestionale L-Z

Numero Matricola
Nome Cognome

Consegnare solo bella copia, motivare ogni formula e passaggio, risultati alla seconda cifra decimale.

Domande di teoria (1 punto)

Rispondere brevemente (circa 10 righe).

Termodinamica

1) Enunciare il primo principio della termodinamica. Vale solo per le trasformazioni quasi statiche? Spiegare perché sì o perché no.

2) Descrivere il ciclo di Carnot nel piano p-V e l'efficienza del ciclo.

3) Una trasformazione termodinamica avviene in presenza di attrito. Può essere reversibile? Motivare la risposta.

Elettromagnetismo

1) Fornire un esempio di campo elettrico per una distribuzione continua di cariche.

2) Spiegare brevemente cosa è la legge di Faraday-Lenz sull'induzione.

3) Definire il vettore di Poynting e illustrare brevemente il suo significato.

Problemi di termodinamica (10 punti)

• In un recipiente adiabatico cilindrico è presente un pistone, libero di scorrere senza attrito sulle pareti e di massa m=20 kg, che racchiude dall'alto un volume di n=4 moli di gas alla temperatura di 30°C. Sapendo che la sezione del recipiente ha un'area S=0.2 m², trovare il volume racchiuso dal gas per il quale il pistone è in equilibrio.
• Una certa quantità di gas ideale si trova nello stato A, con T_A=300°K e V_A= 2 m³. Il gas viene fatto espandere fino allo stato B in cui V_B= 2 V_A, secondo la trasformazione reversibile p=a+bV con a=1 Pa, b=5×10⁵ Pa/m⁶. Calcolare il numero di moli n del gas e la temperatura allo stato B.
• Due moli di gas perfetto biatomico si trovano in un recipiente dalle pareti mobili. La pressione iniziale è di 2 atmosfere. Si fa espandere il gas molto lentamente a temperatura costante fino a raggiungere una pressione di 1 atm. Calcolare la variazione di entropia nella trasformazione.

Problemi di elettromagnetismo (12 punti)

• Una sfera di raggio R=1 m è uniformemente carica in tutto il suo volume, con una carica q pari a 3 C. Determinare la densità di carica e il campo elettrico all'esterno della sfera e all'interno della stessa a una distanza n=0.5 m dal centro della sfera.
• Un filo rettilineo AB di lunghezza l è percorso da una corrente di intensità i. Calcolare il campo magnetico in un punto P sull'asse del segmento a distanza d dal filo.
• Due cariche puntiformi q e -4q sono tenute fisse nel vuoto alla distanza d=9 cm l'una dall'altra. Determinare in quale posizione d' a sinistra di O può essere collocata una terza carica q'=q perché questa resti in equilibrio.