Esperimento di Hirn

[Sk_Anonymous]

Sul testo di Fisica 1 di Sergio Rosati, leggo questo interessante esperimento, eseguito da un certo Hirn parecchio tempo fa e che sta alla base della formulazione del primo principio della termodinamica.

Volevo avere dei chiarimenti sull'analisi riguardante l'energia del sistema.
Nel momento in cui sollevo il cilindro di acciaio C, l'energia meccanica totale del sistema è pari all'energia potenziale di C, cioè $M_c*g*h$.
Dopo un certo intervallo di tempo si rileva che il corpo C ha raggiunto una quota $h' Si rileva che c'è stata una variazione di energia meccanica pari a $M_A*g*h_A+M_c*g*h_C-M_c*g*h=M_c*g*(h_c-h)+M_A*g*h_A<0$, dunque si conclude che durante lo svolgimento del processo deve aver agito su qualche corpo una forza non conservativa che ha compiuto un lavoro negativo. Durante il processo si vede che il pezzo di piombo B subisce una compressione a seguito dell'urto con il corpo C, e durante tale compressione B esercita una forza sul corpo C, forza responsabile della non conservazione dell'energia meccanica.
In conclusione, la quantità $M_c*g*(h_c-h)+M_A*g*h_A<0$ rappresenta il lavoro fatto dal pezzo di piombo che è stato compresso.
Va bene la spiegazione che ho fornito?
Grazie mille

[sonoqui_1]

Solo una precisazione, il pezzo di piombo esercita una forza anche sul corpo A. è il lavoro prodotto da entrambe queste forze che eguaglia l'energia meccanica dissipata nel corpo B.

[Sk_Anonymous]

Si hai ragione, grazie, mi era sfuggito.
Perchè dopo che il sistema è tornato alla temperatura iniziale (sottraendogli del calore) il libro dice che ha compiuto una trasformazione ciclica?


EDIT: altra domanda. Se il pezzo di piombo fosse un corpo rigido, cioè indeformabile, l'unico modo per aumentare la sua temperatura sarebbe tramite una somministrazione di calore?

[mircoFN1]

I corpi indeformabili esistono solo in teoria, la tua domanda non ha molto senso fisico.

[Sk_Anonymous]

"mircoFN":I corpi indeformabili esistono solo in teoria, la tua domanda non ha molto senso fisico.

Si, però credo non ci siano problemi ad immaginare un corpo assolutamente indeformabile. Se immaginiamo un corpo di tal tipo, l'unico modo che abbiamo per aumentare la sua temperatura è tramite la somministrazione di calore?

[mircoFN1]

e sfegarci sopra un corpo con attito?

[sonoqui_1]

Se si tratta di un conduttore si può dissipare, anche solo in parte, energia meccanica creando un campo elettromagnetico che agisca sulle cariche libere.
Può essere anche un materiale rigido che non dissipa energia al suo interno per effetto dei campi elettromegnetici ma è soggetto a forze che dipendono da questi e ad altre forze dissipative, per esempio è immerso in un fluido con attrito viscoso. In questo caso sarebbe il lavoro della forza di attrito esercitata dal fluido sul corpo ad eguagliare l'energia dissipata e non sarebbe necessario lo scambio di calore.

[Sk_Anonymous]

Quello a cui voglio arrivare è: se un corpo è rigido, cioè perfettamente indeformabile, il lavoro da esso compiuto, positivo o negativo, è sempre nullo, dunque dal primo principio si conclude che l'unico modo per variarne l'energia interna è tramite la fornitura di calore giusto?
Se io prendo un corpo rigido e lo sfrego contro un altro corpo non dovrei registrare alcun aumento di temperatura del corpo rigido, o sbaglio?

[mircoFN1]

Se c'è attrito tra i due corpi la loro temperatura aumenta

[Sk_Anonymous]

"mircoFN":Se c'è attrito tra i due corpi la loro temperatura aumenta

Certo, però dire che fra due corpi c'è attrito significa dire che i due corpi non sono rigidi, ma deformabili. Fra due corpi rigidi non può esistere attrito dinamico, o sbaglio?
Io sperimentalmente noto che più i corpi che sfrego sono approssimabili a corpi rigidi, meno calore si produce e viceversa. Prova a sfregare due penne: la sensazione di calore è minima. Prova invece a sfregare due gomme: diventano subito roventi.


EDIT: forse stiamo andando un pò OT

[mircoFN1]

si mi sembra che stiamo OUT del tutto, più che OUT TOPIC.
Hai una tua idealizazione del corpo rigido che adesso non prevede nemmeno l'attrito. Sarebbe un vero guaio, dato che molti problemi di meccanica con attrito si fanno proprio con il modello di corpo rigido!
Ma allora se proprio lo vuoi rigido (ripeto si tratta di una tua fisima, ho già detto cosa penso sui corpi rigidi) allora come fanno ad avere l'agitazione termica molecolare? Dovrebbero quindi stare solo allo zero assoluto!

[Sk_Anonymous]

Ho aperto quest'altro topic in cui continuare questa discussione.
corpo-rigido-considerazioni-termodinamiche-t95294.html