Perchè è una traformazione isobara?
Ipotiziamo di avere un recipiente con pareti adiabatiche, chiuso da un pistone mobile di massa trascurabile adiabatico, che contiene n moli di gas ideale monoatomico inizialmente in equilibrio a pressione atmosferica e a una certa temperatura. Attraverso la base diatermica, viene posto in contatto con una sorgente di acqua e ghiaccio,a pressione atmosferica. Raggiunto nuovamente l’equilibrio, si è sciolta una massa di ghiaccio m1.
La trasformazione come faccio a capire che è isobara? essendo le pressioni sono entrambe atmosferiche? per quale motivo durante il loro contatto non possono cambiare?
La trasformazione come faccio a capire che è isobara? essendo le pressioni sono entrambe atmosferiche? per quale motivo durante il loro contatto non possono cambiare?
Risposte
Ma mi sembra strana questa cosa. Di regola la trasformazione non passa per stati di equilibrio e parlare di pressione del gas non ha proprio senso (non ha senso perchè stando alle modalità dell'esperimento la trasformazione avviene in modo troppo veloce e conseguentemente non si può riassumere il valore della pressione del gas con un solo parametro). Dunque, non ha senso chiedersi se la trasformazione sia isobara o meno, non essendo la pressione del gas definita.
"lisdap":
Ma mi sembra strana questa cosa. Di regola la trasformazione non passa per stati di equilibrio e parlare di pressione del gas non ha proprio senso (non ha senso perchè stando alle modalità dell'esperimento la trasformazione avviene in modo troppo veloce e conseguentemente non si può riassumere il valore della pressione del gas con un solo parametro). Dunque, non ha senso chiedersi se la trasformazione sia isobara o meno, non essendo la pressione del gas definita.
Però stava nel mio compito di fisica, che stavolta per un soffio non ho passato:
Un recipiente con pareti adiabatiche, chiuso da un pistone mobile di massa trascurabile anch’esso adiabatico, contiene n moli di gas ideale monoatomico inizialmente in equilibrio a pressione atmosferica e a temperatura TA. Quindi, attraverso la base diatermica, viene posto in contatto con una sorgente realizzata da una miscela di acqua e ghiaccio, anch’essa a pressione atmosferica. Raggiunto nuovamente l’equilibrio, si osserva che si è sciolta una massa di ghiaccio m1. Successivamente, sempre in contatto con la sorgente, il gas viene compresso molto lentamente finchè il volume si riduce alla metà. Calcolare la massa totale di ghiaccio che si scioglie e la variazione di entropia del sistema gas+sorgente. Eseguire i calcoli per: n=2, TA=500K, λfus=3.33·105J/kg.
La soluzione dice: la prima trasformazione è isobara $Q = nc_p(T_0 - T_A)$ che sarebbe il calore scambiato dal gas, quindi poi è facile dire che $m_1 = |Q| / \lambda$ vi posso chiedere se con la prima trasformazione il gas raggiunge la temperatura di zero gradi celsius?
L'unica spiegazione che ho è che in questi casi (quando un recipiente viene posto a contatto con una miscela a zero gradi) forse la trasformazione avviene molto lentamente cossiché è possibile supporre che la pressione rimanga sempre costante.
Di più non so.
Di più non so.
Direi proprio di si, che alla fine della prima trasformazione il gas è a O°C perchè può scambiare calore con la miscela di ghiaccio e acqua (una granita), che ha T costante a 0°C. L'esercizio non lo dice, ma si può supporre che vi sia sufficiente ghiaccio da raffreddare tutto il gas.
Contestualmente al raffreddamento hai una diminuzione di volume, secondo PV=nRT.
La trasformazione è isobara perchè il pistone è libero di muoversi, quindi dall'altra parte c'è la pressione atmosferica e basta. Non c'è nessuno che spinge o tira il pistone, non ci sono pesi sul pistone.
Contestualmente al raffreddamento hai una diminuzione di volume, secondo PV=nRT.
La trasformazione è isobara perchè il pistone è libero di muoversi, quindi dall'altra parte c'è la pressione atmosferica e basta. Non c'è nessuno che spinge o tira il pistone, non ci sono pesi sul pistone.
@Quinzio
Secondo le soluzioni la seconda trasformazione è esclusivamente isoterma, tale per cui $Q = nRT_0 \ln(V_f/V_i)$
Comunque la seconda non può essere isobara se c'è in atto una compressione, anche se lenta, almeno credo!
Secondo le soluzioni la seconda trasformazione è esclusivamente isoterma, tale per cui $Q = nRT_0 \ln(V_f/V_i)$
Comunque la seconda non può essere isobara se c'è in atto una compressione, anche se lenta, almeno credo!
Si certo.
"Quinzio":
La trasformazione è isobara perchè il pistone è libero di muoversi, quindi dall'altra parte c'è la pressione atmosferica e basta. Non c'è nessuno che spinge o tira il pistone, non ci sono pesi sul pistone.
Ciao Quinzio, non ho capito bene perchè la trasformazione è isobara per il motivo che ho quotato. Quando il recipiente viene messo a contatto con la miscela a zero gradi, c'è una differenza finita di temperatura tra il sistema e l'ambiente, giusto?
Durante la trasformazione la temperatura del gas diminuisce progressivamente, e la forza che le particelle del gas esercitano sul pistone è minore della forza che l'atmosfera esercita su di esso (tant'è che il pistone scende). Inoltre, durante la trasformazione la pressione del gas dovrebbe variare da punto a punto, quindi non avrebbe senso chiedersi se la trasformazione sia isobara o meno.
Grazie per la risposta
@lisdap
Il gas si trova ad una temperaura maggiore di quella del sistema bifasico acqua-ghiaccio, per cui essendoci a contatto la pressione tende a diminuire, quindi siccome il gas finirà la trasformazione all'equilibrio, il pistone deve scendere, affinchè la pressione rimanga la stessa (trasformazione isobara) anche se la temperatura finale di equilibrio è minore assolutamente.
Correggetemi se sbaglio
Il gas si trova ad una temperaura maggiore di quella del sistema bifasico acqua-ghiaccio, per cui essendoci a contatto la pressione tende a diminuire, quindi siccome il gas finirà la trasformazione all'equilibrio, il pistone deve scendere, affinchè la pressione rimanga la stessa (trasformazione isobara) anche se la temperatura finale di equilibrio è minore assolutamente.
Correggetemi se sbaglio
up!
"smaug":
@lisdap
Il gas si trova ad una temperaura maggiore di quella del sistema bifasico acqua-ghiaccio, per cui essendoci a contatto la pressione tende a diminuire, quindi siccome il gas finirà la trasformazione all'equilibrio, il pistone deve scendere, affinchè la pressione rimanga la stessa (trasformazione isobara) anche se la temperatura finale di equilibrio è minore assolutamente.
Correggetemi se sbaglio
quello che dice lisdap è in parte corretto..penso però che la chiave di tutto sia "trasformazione quasistatica"..
ciao smaug..non ho ben capito quello che vuoi dire, puoi spiegarti meglio?
grazie
Siccome il gas ha temperatura maggiore di quella della sorgente, accade che per contatto diretto con essa, all'interno del cilindro la pressione tende a diminuire. Ora il gas partiva da una condizione di equilibrio, per rimanerci è costretto a diminuire il suo volume facendo scendere il pistone, affinchè la pressione non cambi. Ergo il gas è di nuovo all'equilibrio ma alla temperatura della sorgente!
Credo che sia così
Credo che sia così
Ragazzi perdonatemi, ho fatto oggi questo scritto per preparmi, però mi ha fregato l'isobara e ancora non riesco a capire perchè !! io l'avevo considerata isocora !! 
il testo è un po' cosi cosi... grazie !
il testo è un po' cosi cosi... grazie !
io queste cose le ho un pò rimosse!
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