Esercizi svolti terza prova intercorso di Fisica

Corso di Fisica, Ing. Meccanica-Aereospaziale

Parziale n.2, II modulo, traccia B7 maggio 2019

Nome: Matricola:

Problema 1

Determinare la profondità alla quale si formano delle bollicine in uno stagno se il loro raggio h mentre lo stesso raggio vale quando si formano. Si quando raggiungono la superficie è pari a rr 2 1 ipotizzi il processo isotermo e senza effetti di tensione superficiale. (Dati: = 10 = 0.9r µm; r µm.)2 1

Problema 2

Determinare il valore della temperatura per la quale la velocità quadratica media per l'ossigeno e= 0.16g). l'idrogeno è pari alla velocità di fuga nel caso della Terra e nel caso della Luna (g L(M (O ) = 0.032 kg; (H ) = 0.002 kg.)M2 2

Problema 3

Un gas perfetto biatomico si trova in un cilindro adiabatico chiuso ad una estremità da un pistone adiabatico mobile ed all'altra estremità da un solido a sua volta isolato dall'ambiente esterno (cfr.figura). Inizialmente il

solido si trova ad una temperatura iniziale T1 e il gas ad una temperatura T0, volume V0 e pressione P0 con il pistone bloccato. Si osserva che dopo aver raggiunto l'equilibrio termico ad una pressione Pf, il gas viene fatto espandere fino a raddoppiare il proprio volume. Determinare la quantità di calore scambiata tra gas e solido. Determinare inoltre lo stato finale del sistema dopo l'espansione del pistone. (T = 500 K; T1 = 330 K; V0 = 41.55 l; P0 = 2 MPa; Pf = 2.4 MPa.)

Corso di Fisica, Ing. Meccanica-Aereospaziale

Parziale n.2, II modulo, traccia C7 maggio 2019

Nome: Matricola:

Problema 1

Dell'acqua scorre in un tubo orizzontale di diametro d1 che raccordato ad un secondo tubo di diametro d2. La pressione dell'acqua nel tubo grande vale P1, mentre nel tubo piccolo orizzontale di diametro d2 vale P2. A quale velocità scorre l'acqua nel tubo piccolo? Determinare la stessa velocità se i due tubi hanno una differenza di quota con il secondo tubo in

equilibrio e i calori per unità di tempo rispettivamente estratto dal corpo e ceduto alla sorgente. (T = 290 K; P = 200 kW; ΔQ = 6000 W/K.)

P Kc 3

Corso di Fisica, Ing. Meccanica-Aereospaziale

Parziale n.2, II modulo, traccia D7 maggio 2019

Nome: Matricola:

Problema 1

Due oggetti metallici A e B hanno la stessa massa. Il primo è fatto di oro puro mentre il secondo è composto di oro e piombo. Potendoli immergere in una vasca d'acqua in cui è possibile pesarli, determinare la composizione del secondo oggetto se la differenza di peso è ΔS quando sono immersi. (Dati: ρA = 19300 kg/m^3; ρB = 11400 kg/m^3; ΔS = 35 g.)

(Dati: m = 2 kg; ρm = 3 kg/m^3)

Problema 2

Un recipiente con pareti adiabatiche diviso in due parti uguali, ciascuna di volume V0, da una valvola inizialmente chiusa. Una delle due parti del recipiente contiene dell'elio (massa molare M(He) = 4 g/mol) alla temperatura T0 e a pressione atmosferica. L'altra parte è vuota (pressione residua trascurabile).

La valvola viene aperta ed il gas fluisce nella parte vuota fino al raggiungimento dell'equilibrio. Se la valvola ha un'area determinare la portata iniziale del flusso di gas verso la parte vuota del recipiente. Determinare inoltre il tempo che impiega il gas a ristabilire l'equilibrio tra le due parti.

Cenno: per una stima migliore del tempo valutare anche la portata in condizioni di equilibrio.

250 l; = 300 K; = 10 m .)(Dati: T SV -4= 0

Problema 3

Un contenitore sferico di acciaio di raggio contiene moli di un gas perfetto biatomico alla temperatura R n 0. Esso è collegato ad un secondo contenitore di raggio 3R con lo stesso gas alla stessa temperatura, in equilibrio termodinamico col primo gas, tramite un sottile capillare di capacità termica trascurabile ma che consente il passaggio del gas da un contenitore all'altro tramite una valvola (cfr. figura). Dopo che la valvola viene chiusa al primo contenitore viene fornito un calore

Succes-Q.sivamente il capillare viene aperto e si stabilisce un nuovo equilibrio con una pressione finale costante(trascurare le perdite di calore dal primo contenitore in questa fase), determinare il numero di moli inentrambi i contenitori, la pressione di equilibrio e la temperatura finale del gas nel primo contenitore.(n = 20; = 0.5 m; = 300 K; = 24930 J. )R T Q0 0 4

Corso di Fisica, Ing. Meccanica-AereospazialeParziale n.3, II modulo, traccia A5 maggio 2022Nome: Matricola:

Problema 1

Un recipiente cubico sigillato di lato d a pareti metalliche sottili contiene acqua fino a quota h = d/2e per il resto aria a pressione p. Se sul fondo viene tolto il tappo, calcolare quale sara’ la nuova altezzadell’acqua all’equilibrio, ipotizzando che l’espansione dell’aria nella parte alta del recipiente sia unprocesso isotermico.(Dati: d = 2 m; p = 1.1 atm.)

Problema 2

Un gas perfetto e’ chiuso in un volume V alla pressione P . Se la velocita’ quadratica

media delle particelle è v determinare la massa complessiva del gas. Determinare la temperatura del gas nel caso dell'idrogeno e nel caso dell'ossigeno. Determinare inoltre l'energia interna nei due casi. (Dati: V = 0.0022 m ; P = 5.7 atm; v = 950 m/s.)

Problema 3

Un contenitore a pareti adiabatiche di volume V, eccetto la parete a sinistra, contiene un pistone mobile adiabatico inizialmente posto al suo centro (cf. figura). Nella parte sinistra vi è un gas perfetto biatomico a pressione P e temperatura T, nella parte destra vi è lo stesso gas sempre a temperatura T e, sul fondo, dell'acqua che occupa un volume V. Inizialmente il sistema è in equilibrio. Successivamente il gas a sinistra viene raffreddato fino alla pressione P. Determinare lo stato finale di equilibrio dei due gas e dell'acqua. Il lavoro compiuto dal gas a destra ed il lavoro compiuto ed il calore ceduto dal gas a sinistra. (Dati: V = 50 l; P = 3.3 atm; T = 320 K; V = 0,

1 l; P = 2.2 atm.)a f0 0 0dp T0P0P0 T0Q V0V0h Va1