Problema su gas
Salve a tutti, ho diversi dubbi riguardo questo problema, scrivo il testo per farvi capire la situazione e poi espongo i miei dubbi:
Un cilindro con pareti adiabatiche, contenente \(\displaystyle n=5 \) moli di gas ideale, è chiuso da un pistone adiabatico di sezione \(\displaystyle S= 500 cm^2 \) e massa \(\displaystyle m=500Kg \), che può scorrere senza attrito. Inizialmente il gas è in equilibrio termodinamico, con il pistone ad altezza \(\displaystyle h_0 = 1.3 m \) dal fondo del cilindro; la pressione esterna è quella atmosferica. Si rimuove l'isolante termico dal fondo del cilindro, che viene così posto in contatto termico con una massa \(\displaystyle m:g = 106,5 g \) di ghiaccio alla temperatura \(\displaystyle T_0 =-18 ^{\circ} C\); dopo che si è stabilito l'equilibrio termico si osserva che la temperatura è \(\displaystyle T_2 = 0 ^{\circ} \) e che tutto il ghiaccio è ancora allo stato solido. Sapendo che il calore specifico del ghiaccio è \(\displaystyle 2052 J/Kg K \), determinare se il gas è monoatomico o poliatomico. Successivamente viene posato sul pistone un corpo di massa \(\displaystyle m \) identica a quella del pistone, mantenendo il contatto termico col ghiaccio, e si attende che si ristabilisca l'equilibrio. Calcolare la massa \(\displaystyle m_a \) d'acqua che si è formata (calore latente di fusione \lambda = 3.3 \cdot 10^5 J/Kg).
Ho avuto non pochi problemi con questo esercizio e alla fine ho guardato la soluzione del Mazzoldi, la quale mi ha fatto venire un dubbio. Innanzitutto si calcola la temperatura iniziale del gas, e fin qui ci sono. Dopo di ciò, quando l'isolamento termico dal fondo viene rimosso, il gas e il blocco di ghiaccio arrivano all'equilibrio. La soluzione dice che questa trasformazione è una isobara irreversibile, e qui arriva il dubbio: perché isobara? Non potrebbe essere un'isocora dato che non dice esplicitamente che la pressione rimane costante o che il volume varia?
Mi scuso subito per la domanda che per voi potrà essere banale ma sicuramente mi sfugge qualcosa
Un cilindro con pareti adiabatiche, contenente \(\displaystyle n=5 \) moli di gas ideale, è chiuso da un pistone adiabatico di sezione \(\displaystyle S= 500 cm^2 \) e massa \(\displaystyle m=500Kg \), che può scorrere senza attrito. Inizialmente il gas è in equilibrio termodinamico, con il pistone ad altezza \(\displaystyle h_0 = 1.3 m \) dal fondo del cilindro; la pressione esterna è quella atmosferica. Si rimuove l'isolante termico dal fondo del cilindro, che viene così posto in contatto termico con una massa \(\displaystyle m:g = 106,5 g \) di ghiaccio alla temperatura \(\displaystyle T_0 =-18 ^{\circ} C\); dopo che si è stabilito l'equilibrio termico si osserva che la temperatura è \(\displaystyle T_2 = 0 ^{\circ} \) e che tutto il ghiaccio è ancora allo stato solido. Sapendo che il calore specifico del ghiaccio è \(\displaystyle 2052 J/Kg K \), determinare se il gas è monoatomico o poliatomico. Successivamente viene posato sul pistone un corpo di massa \(\displaystyle m \) identica a quella del pistone, mantenendo il contatto termico col ghiaccio, e si attende che si ristabilisca l'equilibrio. Calcolare la massa \(\displaystyle m_a \) d'acqua che si è formata (calore latente di fusione \lambda = 3.3 \cdot 10^5 J/Kg).
Ho avuto non pochi problemi con questo esercizio e alla fine ho guardato la soluzione del Mazzoldi, la quale mi ha fatto venire un dubbio. Innanzitutto si calcola la temperatura iniziale del gas, e fin qui ci sono. Dopo di ciò, quando l'isolamento termico dal fondo viene rimosso, il gas e il blocco di ghiaccio arrivano all'equilibrio. La soluzione dice che questa trasformazione è una isobara irreversibile, e qui arriva il dubbio: perché isobara? Non potrebbe essere un'isocora dato che non dice esplicitamente che la pressione rimane costante o che il volume varia?
Mi scuso subito per la domanda che per voi potrà essere banale ma sicuramente mi sfugge qualcosa
Risposte
Si dice che il pistone può scorrere senza attrito quindi certamente non è una isocora, poi si dice che esternamente la pressione è quella atmosferica, pertanto visto che niente agisce sul cilindro all'esterno, oltre la pressione atmosferica e il peso del pistone che sono costanti, si tratta certamente di una isobara ...irreversibile, dato che la temperatura iniziale del blocco di ghiaccio e iniziale del gas saranno diverse.
Grazie mille! 
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo