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Proff. L. Pagliano, A. Angelotti
Tema d'esame 30/1/2013
Cognome…………………………Nome………………………Matricola…………………………………
Esercizio 1
Un gas perfetto monoatomico subisce un'espansione isoterma quasi-statica alla temperatura T = 280 K nella quale triplica il proprio volume. Sapendo che la variazione di entropia è ΔS = 5 cal/K, dopo aver tracciato la trasformazione nel piano (p,V), determinare:
- il numero di moli N;
- l'energia interna, a meno della costante di integrazione;
- il calore assorbito nella trasformazione.
Dati: R = 8,314 J/(mol·K); 1 cal = 4,186 J.
Esercizio 2
Un’aria umida a 18°C e al 40% di umidità relativa viene umidificata fino alla saturazione con iniezione di acqua liquida e quindi entra in una batteria di riscaldamento con potenza termica 80 kW. Avvalendosi del diagramma psicrometrico allegato, e tracciando le due trasformazioni, determinare:
- l’entalpia dell’aria umida nello stato iniziale;
- la portata di acqua liquida necessaria nel processo di umidificazione;
- la temperatura in uscita dalla batteria di riscaldamento.
Esercizio 3
Una parete costituita da due strati di mattoni forati (s = 12 cm, λ = 0,7 W/(m·K)) con interposta un’intercapedine d’aria (sint = 5 cm; Rint = 0,16 m2·K/W) separa l’ambiente interno a Tai = 20°C dall’ambiente esterno a Tae = 0°C. Sulla parete incide radiazione solare con un’irradianza I incognita. La temperatura della superficie interna della parete è pari a 19°C, i coefficienti globali di scambio interno ed esterno sono hi = 8 W/(m2·K) e he = 25 W/(m2·K), il coefficiente di assorbimento solare della superficie esterna è α2=0.6. Determinare:
- l’irradianza solare incidente;
- la densità di flusso termico che attraversa la superficie esterna della parete, con il relativo verso;
- la conducibilità termica dell’isolante da introdurre nell’intercapedine, riempiendola completamente, per ridurre del 50% la trasmittanza termica.
Raccolta temi d’esame Fisica dell’edificio
30.1.2013
Gas idroatomico
espansione isoterma
T1: 280K
T2: 280K
V12 = 3v1
ΔS = 5 cal/
1 cal = 4,186J = 20,93 J/
det g.a. <--> PV
N ΔU = 0
ΔU a muo
Qass
ISOTERMA T=cost
ΔU = 0
Qin = Wout = costaux
ΔS = NR ln V2
V1
N N ΔS ΔS 2093 J/
R R LN (3) 8,314 J/
Qass W in Q
15.2.2013
1)
- mas1 = 2 kgas
- t1 10°C
- ϕ1 50%
- mas2: 1,5 kgas
- t2 80°C
- ϕ2 70%
1 + 2 = MISCELA 3 riscaldata fina a tM 30°C
det h2 x3 x1 h2 x2
Q fornita alla miscela
x1 = 3,5
- 9 Vkgas
- 9 Vkgas
hˆ1 = 1,006 t1 + x1 (2501 + 1,9 et1) = 1,006 (10°C) + 3,25 (2501 + 1,9 (10°C))
= 19,51 kJkgas
hˆ2 = 1,006 t2 + x2 (2501 + 1,9 et2) = 1,006 (80°C) + 18,7 (2501 + 1,9 (30°C))
= 48,015 kJkgas
masM = mas1 + mas2 xM
- 1,5 kgas = 3,5 kgas
- masX3 = masX1 + masX2
hˆ3 = mas1hˆ1 + mas2hˆ2 = 2 x 19,51 + 1,5 x 48,015 = 44,58 kJkgas
hˆM =
QIN = mM (hˆu - hˆ3)
hˆu = 1,006 tu + xu (2501 + 1,9 etu) = 1,006(30) + 10,16 (2501 + 1,9(30))
= 56,14 kJkgas
QIN 3,5 kgas (56,14 - 44,58) = 40,562 kW
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