Problema con un fornello elettrico
Una massa m = 0,6 kg d’acqua a T = 20 °C viene riscaldata con un fornello che assorbe dalla rete elettrica 500 W e li converte in calore con una efficenza η = 90%.
• Stabilire il tempo necessario perché l’acqua arrivi all’ebollizione e la quantità di calore totale assorbita dall’acqua.
• Si discuta brevemente il ruolo dell’isolamento termico del contenitore dell’acqua nel suddetto esperimento.
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Il primo punto l'ho risolto, il problema del secondo è che non riesco a capire che cosa chieda. Io risponderei che se il recipiente è isolato, ovviamente non si può avare passaggio di calore dal fornello alla massa d'acqua, conseguentemente il contenuto del contenitore rimane a 20 °C e quindi tutta la potenza elettrica assorbita dal fornello andrebbe a dissiparsi nell'ambiente... ma mi sembra un'ovvietà... quale sarebbe la risposta più corretta?
• Stabilire il tempo necessario perché l’acqua arrivi all’ebollizione e la quantità di calore totale assorbita dall’acqua.
• Si discuta brevemente il ruolo dell’isolamento termico del contenitore dell’acqua nel suddetto esperimento.
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Il primo punto l'ho risolto, il problema del secondo è che non riesco a capire che cosa chieda. Io risponderei che se il recipiente è isolato, ovviamente non si può avare passaggio di calore dal fornello alla massa d'acqua, conseguentemente il contenuto del contenitore rimane a 20 °C e quindi tutta la potenza elettrica assorbita dal fornello andrebbe a dissiparsi nell'ambiente... ma mi sembra un'ovvietà... quale sarebbe la risposta più corretta?
Risposte
Onestamente, la seconda domanda mi sembra un po' troppo vaga.
"speculor":
Onestamente, la seconda domanda mi sembra un po' troppo vaga.
Concordo pienamente.
A prposito di problemi di Termologia:
Si vuole costruire una macchina termica ciclica che lavori tra la temperatura $T_2 =600 text{ K}$ e la temperatura $T_1 = 300 text{ K}$. La macchina deve fornire un lavoro per ciclo $L = 1000 text{ kJ}$. Si calcoli la minima quantità di calore che la macchina deve cedere alla sorgente fredda perché sia realizzabile.
***
$\eta = 1 - (T_1)/(T_2) = (L)/(Q_2) \rArr Q_2 = (L)/(1-(T_1)/(T_2))$,
$(Q_1)/(T_1) + (Q_2)/(T_2) = 0 \rArr Q_1 = - T_1 (Q_2)/(T_2)$.
Il mio dubbio è nel primo passaggio: è giusto applicare a questo problema la definizione del rendimento $\eta = 1 - (T_1)/(T_2)$ della macchina di Carnot con un gas perfetto? Il rendimento di Carnot è applicabile a tutte le macchine termiche che lavorano con due sorgenti? Non ho ben chiaro il suo utilizzo...