Gas perfetti, termodinamica e assurdità
Un pallone da calcio è racchiuso in un cilindro vuoto e termicamente isolato. Da un foro accidentale l’aria, inizialmente racchiusa nel pallone, fuoriesce e si espande fino ad occupare l’intero volume a di sposizione. La temperatura dell’aria è cambiata durante il processo di sgonfiamento?
A) No, perché la sua energia interna non è stata modificata da processi esterni
B) Si, perché il suo volume è cambiato nell’espansione
C) Si, perché la sua pressione è diminuita nell’espansione
D) No, perché non c’è stato scambio di calore con l’esterno
E) No, perché non c’è stato scambio di lavoro con l’esterno
Io direi senza ombra di dubbio che si, la temperatura deve essere per forza diminuita, essendo la temperatura proporzionale direttamente alla pressione del gas, se il gas si espande per forza di cose sarà sottoposto a minor pressione e dunque la temperatura sarà minore per il semplice fatto che le particelle si agitano di meno...
Anche il fatto che il sistema è isolato mi sembra non contare ai fini della diminuzione di T, anzi a maggior ragione, se nessuno influenza il cilindro all'interno la dinamica dovrebbe essere quella che ho descritto sopra..
Il libro dice che la soluzione è la A)
Perchè?!
A) No, perché la sua energia interna non è stata modificata da processi esterni
B) Si, perché il suo volume è cambiato nell’espansione
C) Si, perché la sua pressione è diminuita nell’espansione
D) No, perché non c’è stato scambio di calore con l’esterno
E) No, perché non c’è stato scambio di lavoro con l’esterno
Io direi senza ombra di dubbio che si, la temperatura deve essere per forza diminuita, essendo la temperatura proporzionale direttamente alla pressione del gas, se il gas si espande per forza di cose sarà sottoposto a minor pressione e dunque la temperatura sarà minore per il semplice fatto che le particelle si agitano di meno...
Anche il fatto che il sistema è isolato mi sembra non contare ai fini della diminuzione di T, anzi a maggior ragione, se nessuno influenza il cilindro all'interno la dinamica dovrebbe essere quella che ho descritto sopra..
Il libro dice che la soluzione è la A)
Perchè?!
Risposte
La risposta A è quella corretta secondo l'autore, perchè, approssimando il gas ad un gas perfetto, la cui energia interna dipende solo dalla temperature, trascurando variazioni nell'energia del pallone non dipendenti dalla sua temperatura (energia elastica, potenziale della forza peso...), se il gas non ha sccambi termici e di lavoro con l'esterno, l'energia interna rimane innvariata nell'espansione ed anche la temperatura.
continuo a non capire..com'è possibile che la temperatura non sia nfluenzata dalla pressione?
E perchè mai dovrei preoccuparmi dell'energia interna?!
E perchè mai dovrei preoccuparmi dell'energia interna?!
Se ti interessa si può spiegare anche in altra maniera, con la teoria cinetica dei gas., che trovi spiegata qui per il gas perfetto http://istitutofermi.it/wp-content/uploads/2010/10/Teoria_cinetica.pdf
Non essendo presenti, per un gas perfetto, delle interazioni molecolari, l'energia interna del gas è data praticamente solo dall'energia cinetica delle sue molecole, nel sistema di riferimento in cui il gas si presenta macroscopicamente fermo, per cui, se le pareti non compiono lavoro sul gas, come nell'espansione libera, l'energia cinetica delle molecole rimane costante.
Si può ricavare una relazione, per il gas perfetto, tra energia cinetica delle molecole e temperatura, per cui, se l'energia cinetica rimane costante, anche la temperatura rimane tale, indipendentemente dal volume occupato dal gas, e quindi dall'impulso applicato mediamente nel tempo da una superficie elementare della parete sulle molecole del gas, ovvero indipendentemente dalla pressione.
Non essendo presenti, per un gas perfetto, delle interazioni molecolari, l'energia interna del gas è data praticamente solo dall'energia cinetica delle sue molecole, nel sistema di riferimento in cui il gas si presenta macroscopicamente fermo, per cui, se le pareti non compiono lavoro sul gas, come nell'espansione libera, l'energia cinetica delle molecole rimane costante.
Si può ricavare una relazione, per il gas perfetto, tra energia cinetica delle molecole e temperatura, per cui, se l'energia cinetica rimane costante, anche la temperatura rimane tale, indipendentemente dal volume occupato dal gas, e quindi dall'impulso applicato mediamente nel tempo da una superficie elementare della parete sulle molecole del gas, ovvero indipendentemente dalla pressione.
Grazie per i suggerimenti e i link 
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