Fisica1 Termodinamica
Ciao a tutti, sto svolgendo un tema d'esame di fisica1, in particolare un esercizio di termodinamica.
Ho qualche difficoltà a riconoscere le varie trasformazioni termodinamiche che avvengono.
Il testo è il seguente
Un recipiente con pareti adiabatiche e di sezione S è diviso in due parti da un setto adiabatico di spessore trascurabile, libero di scorrere senza attriti. Nella parte sinistra di volume VA vi sono n moli di gas ideale biatomico alla temperatura TA. Nella parte destra inizialmente vi è un gas alla pressione ambiente PAMB. Il setto viene mantenuto nella posizione inziale da un fermo. Determinare la forza vincolare per mantenerlo nella posizione indicata. Viene poi fatto fuoriuscire il gas dalla parte destra e creato il vuoto (come in figura). A questo punto il vincolo viene rimosso e il setto può spostarsi liberamente senza attrito, producendo una variazione di entropia dell’universo pari a Su,AB. Il setto viene poi nuovamente spostato verso sinistra con l’azione reversibile di una forza esterna che produce una variazione di energia interna del gas pari a UBC (stato C). A questo punto la parete sinistra di fondo viene resa diatermica e il gas viene fatto andare all’equilibrio con l’ambiente, senza spostare ulteriormente il setto (stato D). Assorbendo infine dall’ambiente una quantità di calore Q_DE^ext il setto viene spostato molto lentamente fino a raggiungere una nuova posizione di equilibrio (stato E).
Sapendo che S, n, TA, VA, PAMBSu,AB, Amb, UBC, Q_DE^ext sono quantità note, determinare:
a) le variabili termodinamiche negli stati di equilibrio A,B,C,D,E e il valore degli scambi energetici nelle trasformazioni descritte;
b) la variazione di entropia dell’universo 〖∆S〗_U^ nelle varie trasformazioni.
[Dati noti: S, n, TA, VA, PAMBSu,AB, Amb, UBC, Q_DE^ext]
Ora vi dico come ho ragionat: innanzitutto nel momento in cui viene fatto fuoriuscire il gas 2 non riesco a capire se nel gas 1 avviene una reazione, dato il setto di separazione fisso e adiabatico.
Nel momento in cui il setto viene lasciato libero di muoversi dovrebbe avvenire un espansione adiabatica irreversibile.
Nel momento in cui il setto viene rispostato verso sinistra dovrebbe avvenire una compressione adiabatica reversibile.
Per quanto riguarda lo stato D dovrebbe invece trattarsi di un isocora irreversibile (dato che il setto viene fissato il gas mantiene volume costante).
Mentre per lo stato E penso sia una trasformazione generica di tipo irreversibile.
Son giusti i miei ragionamenti? Ho bisogno di capire se ho imparato a riconoscere le varie trasformazioni...
Vi ringrazio in anticipo
Ho qualche difficoltà a riconoscere le varie trasformazioni termodinamiche che avvengono.
Il testo è il seguente
Un recipiente con pareti adiabatiche e di sezione S è diviso in due parti da un setto adiabatico di spessore trascurabile, libero di scorrere senza attriti. Nella parte sinistra di volume VA vi sono n moli di gas ideale biatomico alla temperatura TA. Nella parte destra inizialmente vi è un gas alla pressione ambiente PAMB. Il setto viene mantenuto nella posizione inziale da un fermo. Determinare la forza vincolare per mantenerlo nella posizione indicata. Viene poi fatto fuoriuscire il gas dalla parte destra e creato il vuoto (come in figura). A questo punto il vincolo viene rimosso e il setto può spostarsi liberamente senza attrito, producendo una variazione di entropia dell’universo pari a Su,AB. Il setto viene poi nuovamente spostato verso sinistra con l’azione reversibile di una forza esterna che produce una variazione di energia interna del gas pari a UBC (stato C). A questo punto la parete sinistra di fondo viene resa diatermica e il gas viene fatto andare all’equilibrio con l’ambiente, senza spostare ulteriormente il setto (stato D). Assorbendo infine dall’ambiente una quantità di calore Q_DE^ext il setto viene spostato molto lentamente fino a raggiungere una nuova posizione di equilibrio (stato E).
Sapendo che S, n, TA, VA, PAMBSu,AB, Amb, UBC, Q_DE^ext sono quantità note, determinare:
a) le variabili termodinamiche negli stati di equilibrio A,B,C,D,E e il valore degli scambi energetici nelle trasformazioni descritte;
b) la variazione di entropia dell’universo 〖∆S〗_U^ nelle varie trasformazioni.
[Dati noti: S, n, TA, VA, PAMBSu,AB, Amb, UBC, Q_DE^ext]
Ora vi dico come ho ragionat: innanzitutto nel momento in cui viene fatto fuoriuscire il gas 2 non riesco a capire se nel gas 1 avviene una reazione, dato il setto di separazione fisso e adiabatico.
Nel momento in cui il setto viene lasciato libero di muoversi dovrebbe avvenire un espansione adiabatica irreversibile.
Nel momento in cui il setto viene rispostato verso sinistra dovrebbe avvenire una compressione adiabatica reversibile.
Per quanto riguarda lo stato D dovrebbe invece trattarsi di un isocora irreversibile (dato che il setto viene fissato il gas mantiene volume costante).
Mentre per lo stato E penso sia una trasformazione generica di tipo irreversibile.
Son giusti i miei ragionamenti? Ho bisogno di capire se ho imparato a riconoscere le varie trasformazioni...
Vi ringrazio in anticipo
Risposte
L'ultima trasformazione, essendo quasi statica e, presumibilmente, senza effetti dissipativi,
dovrebbe essere una isoterma reversibile a temperatura ambiente. Riassumendo:
dovrebbe essere una isoterma reversibile a temperatura ambiente. Riassumendo:
Trasformazione 1
Adiabatica irreversibile
Trasformazione 2
Adiabatica reversibile
Trasformazione 3
Isocora irreversibile
Trasformazione 4
Isoterma reversibile
Ti ringrazio per la risposta!
Una domanda ancora : tu dici che l'ultima trasformazione è reversibile anche perchè è quasi statica, il che significa che ogni trasformazione che avviene in modo molto lento tende ad esssere reversibile?
Una domanda ancora : tu dici che l'ultima trasformazione è reversibile anche perchè è quasi statica, il che significa che ogni trasformazione che avviene in modo molto lento tende ad esssere reversibile?
Affinché una trasformazione sia reversibile deve essere quasi statica e senza effetti dissipativi. Se anche solo una delle due ipotesi viene a mancare, la trasformazione è irreversibile.
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