Prova d'esame di Termodinamica

Esercizio n. 1 (8 pt)

In un sistema cilindro pistone, una massa di 1 kg di Idrogeno (considerato come gas ideale con R* =

4124 J/kg K) espande adiabaticamente e reversibilmente dallo stato iniziale caratterizzato da una

pressione p = 20 atm e T = 90 K allo stato finale, la cui pressione è p = 1 atm.

1 1 2

Calcolare:



1. sapendo che c = 2.6 R* (1 pt)

p

2. La temperatura T dello stato finale (2 pt)

2

Il lavoro prodotto nell’espansione (2 pt)

3. nel caso in cui durante l’espansione si

4. La temperatura finale, fosse verificato un aumento di

entropia di 7 kJ /kg K (3 pt) Svolgimento

Domanda 1 

c

  p  *

c 2.6 R



   

p



c 1.625

v *

c 1.6 R



     v

* * *

c c R 2.6 R R 1.6 R 

v p

c =6598.4 J/kgK , c =10722.4 J/kgK

v p

Domanda 2

  

 



1 /

 

T p 

 

2 2 

 

T p

1 1 

  1.625   



1.625 1 /1.625

 

1  

    

0.385

  

p 1 atm T 90 90 0.05 28.40 K

2 2  

20





p 20 atm 

1  

T 90 K

1 



Domanda n. 3

 

Q 0 J   

           



L U L mc T 1.625 4124 28.4 90 412.8 kJ

i i v



   

U mc T

v

Li= + 406.5 kJ 1

Domanda n. 4

   

T ' p

   *

   

2 2

S mc ln mR ln

p    

T p

1 1

 

 

 *

T ' p

S R 

  

  0.499

 

2 2

exp ln e

 

 

T mc c p

 

1 p p 1



T ' 54.6 K

2 2

Esercizio n. 2 (8 pt)

Un canale circolare, avente un diametro interno di 25 cm ed una lunghezza di 3 m, è percorso ad una

velocità media di 15 m/s da una corrente di aria a pressione atmosferica, con una temperatura sulla

sezione di ingresso di 200°C. Sono dati relativamente all'aria: 2

kg W kJ m

− 5

ρ= λ= =

0,746 0,0393 c 1,026 v= 3,485⋅ 10 Pr= 0,679

p

3 mK kgK s

m 0,8 0,4

Nu= 0,023 Re Pr per flusso turbolento

1 / 3

 

Re Pr D

  

Nu 1

,

86 per flusso laminare

 

L

Determinare

1. Il numero di Reynolds

2. Il numero di Nusselt

3. Il coefficiente di convezione

Il flusso scambiato per unità di lunghezza nell’ipotesi che il flusso termico alla parete possa

4. essere ritenuto costante e che la differenza di temperatura parete-fluido sia uguale a 20°C

lungo tutto il condotto. Svolgimento

Domanda 1

wd =

Re= 83084

ν = 107600

Domanda 2 0,8 0,4

Nu= 0,023 Re Pr =208.9

Domanda 3

= 2

32.8 W/m K

Domanda 4

Φ W

α πd −

= (T )=

T 2635

w f

L m /L= 515 W/m 3

Domanda di Teoria

L’analogia elettrica nella conduzione e nella convezione.

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