Ancora Termodinamica
Un gas si trova in un cilindro chiuso superiormente da un pistone a perfetta tenuta.La pressione iniziale del gas è 7 bar e il suo volume 0.1 m^3.Il pistone si mantiene nella sua posizione attraverso delle viti fissate nella parete del cilindro.Il sistema è circondato dal vuoto.Qual è la variazione di energia interna del sistema se si levano le viti in modo tale che il gas si possa espandere fino a duplicare il proprio volume?Alla fine del processo il pistone è di nuovo attaccato alle viti.
Risposte
Il secondo caso è perfettamente impostato, e quello che fa è corretto, il primo caso lo lascerei perdere...
Allora scrivo il testo e la soluzione in lingua originale(spagnolo).
Testo Un gas està confinado en un cilindro por un pistòn.La presiòn inicial del gas es 7 bar, y el volumen es 0,10m^3.El pistòn se mantiene en su posicion mediante unos seguros que se encuentran en la pared del cilindro.Todo el aparato està colocado en el vacìo total.Cuàl es el cambio de energia en el aparato si se quitan los seguros de modo que el gas se expanda repentinamente hasta duplicar su volumen inicial?Al final del proceso, el pistòn queda de nuevo subjeto por los seguros.
Soluzione Puesto que premesso che la pregunta domanda tiene que ver deve tener conto con todo el aparato, el sistema que se considera es el gas, el pistòn y el cilindro.En este proceso no se hace ningùn trabajo, puesto que dato che no se mueve ninguna fuerza externa al sistema, y tampoco nemmeno se trasfiere calor por el vacìo que rodea vuoto che circonda el aparato.De aquì Quindi Q y L sean cero, y la energìa total del sistema permanece sin cambio. Sin informacion adicional, no puede decirse nada sobre la distribuciòn de energìa entre las partes que forman el sistema.Tal vez Qualche volta èsta sea diferente a la de la distribuciòn inicial.
Poi riprende lo stesso esrcizio,ma anzichè il vuoto ora c'è l'aria.Il lavoro esterno lo calcola come L(e)=-p(a)deltaV e quello interno come L(e)=-L.Ma continuo ad essere un po' confuso.Anche in questo caso il lavoro viene compiuto all'interno del sistema...
Testo Un gas està confinado en un cilindro por un pistòn.La presiòn inicial del gas es 7 bar, y el volumen es 0,10m^3.El pistòn se mantiene en su posicion mediante unos seguros que se encuentran en la pared del cilindro.Todo el aparato està colocado en el vacìo total.Cuàl es el cambio de energia en el aparato si se quitan los seguros de modo que el gas se expanda repentinamente hasta duplicar su volumen inicial?Al final del proceso, el pistòn queda de nuevo subjeto por los seguros.
Soluzione Puesto que premesso che la pregunta domanda tiene que ver deve tener conto con todo el aparato, el sistema que se considera es el gas, el pistòn y el cilindro.En este proceso no se hace ningùn trabajo, puesto que dato che no se mueve ninguna fuerza externa al sistema, y tampoco nemmeno se trasfiere calor por el vacìo que rodea vuoto che circonda el aparato.De aquì Quindi Q y L sean cero, y la energìa total del sistema permanece sin cambio. Sin informacion adicional, no puede decirse nada sobre la distribuciòn de energìa entre las partes que forman el sistema.Tal vez Qualche volta èsta sea diferente a la de la distribuciòn inicial.
Poi riprende lo stesso esrcizio,ma anzichè il vuoto ora c'è l'aria.Il lavoro esterno lo calcola come L(e)=-p(a)deltaV e quello interno come L(e)=-L.Ma continuo ad essere un po' confuso.Anche in questo caso il lavoro viene compiuto all'interno del sistema...
ma se il gas si espande il lavoro lo compie eccome, no?
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Tutti sanno che una cosa è impossibile da realizzare, finché arriva uno "sprovveduto" che non lo sa... e la inventa.
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Tutti sanno che una cosa è impossibile da realizzare, finché arriva uno "sprovveduto" che non lo sa... e la inventa.
Io lo interpreto così (ma certo non è spiegato bene ...):
Il gas è perfetto (o "quasi"), altrimenti se le sue molecole fossero soggette ad una forza complessivamente attrativa [repulsiva], durante l'espansione la sua energia interna diminuirebbe [aumenterebbe].
Le "viti" (del testo) servono solo a bloccare inizialmente il pistone, nel senso che inizialmente lo tengono fermo, poi sono allentate, in modo da lasciar scorrere verso l'alto il pistone ,ed infine sono considerabili lente o strettite, poiché non si può penszare che l'autore intendesse ceh fermano il pistone (togliendogli energia cinetica).
IL comportamento del pistone si interpreta così: è soggetto ad una accelerazione dovuta alla somma della forza peso e del prodotto della pressine del gas per la sua superficie di base; tale accelerazione è decrescente (diminuisce solo la pressione).
A questo punto la conclusione del testo pare ovvia: il gas perfetto non compie alcun tipo di lavoro, né subisce qualche scambio di energia, quindi la sua energia interna non varia.
Il gas è perfetto (o "quasi"), altrimenti se le sue molecole fossero soggette ad una forza complessivamente attrativa [repulsiva], durante l'espansione la sua energia interna diminuirebbe [aumenterebbe].
Le "viti" (del testo) servono solo a bloccare inizialmente il pistone, nel senso che inizialmente lo tengono fermo, poi sono allentate, in modo da lasciar scorrere verso l'alto il pistone ,ed infine sono considerabili lente o strettite, poiché non si può penszare che l'autore intendesse ceh fermano il pistone (togliendogli energia cinetica).
IL comportamento del pistone si interpreta così: è soggetto ad una accelerazione dovuta alla somma della forza peso e del prodotto della pressine del gas per la sua superficie di base; tale accelerazione è decrescente (diminuisce solo la pressione).
A questo punto la conclusione del testo pare ovvia: il gas perfetto non compie alcun tipo di lavoro, né subisce qualche scambio di energia, quindi la sua energia interna non varia.
boh mi sembra scritto davvero male come testo....
ragioniamo un attimo: Se il cilindro si espande fino a che il volume raddoppia allora ogni singola porzione infinitesima del sistema subisce una deformazione detta di volume, quindi esiste una forma di lavoro di deformazione di forma, che si scrive -pdV/dt.
A questo punto mi viene da fare questo ragionamento: in questo caso ideale il lavoro è compiuto dall'interno del sistema, quindi la sua energia interna resta costante.
Però è solo una idealizzazione, perchè dire che il pistone si sposti e poi venga nuovamente bloccato senza lavoro esterno è una cosa che non esiste nella realtà fisica. Anche perchè sono abbastanza convinto che con idealizzazioni di questo genere non si tenga conto del secondo principio....
Perchè a colpi di trasformazioni ideali e artifizi come quelli presenti in questo esercizio si può arrivare ad immaginare processi che violino il secondo principio.
Astrazioni di questo tipo sono inutili, per imparare la termodinamica.
ragioniamo un attimo: Se il cilindro si espande fino a che il volume raddoppia allora ogni singola porzione infinitesima del sistema subisce una deformazione detta di volume, quindi esiste una forma di lavoro di deformazione di forma, che si scrive -pdV/dt.
A questo punto mi viene da fare questo ragionamento: in questo caso ideale il lavoro è compiuto dall'interno del sistema, quindi la sua energia interna resta costante.
Però è solo una idealizzazione, perchè dire che il pistone si sposti e poi venga nuovamente bloccato senza lavoro esterno è una cosa che non esiste nella realtà fisica. Anche perchè sono abbastanza convinto che con idealizzazioni di questo genere non si tenga conto del secondo principio....
Perchè a colpi di trasformazioni ideali e artifizi come quelli presenti in questo esercizio si può arrivare ad immaginare processi che violino il secondo principio.
Astrazioni di questo tipo sono inutili, per imparare la termodinamica.
No sono del liceo..Quindi tu dici:deltaU=-7*0.1 bar*m^3?Nel mio testo dice che l'energia interna si mantiene costante in quanto non vi sono forze esterne.
Spunta dalla formulazione del primo principio che conosco io....Bilancio di energia.
Toglimi un dubbio, tu sei alle superiori o all'università?
Noi il bilancio per questo sistema chiuso lo scriviamo dU/dt=-pdV/dt
Cmq il tuo sistema evolve tra un tempo iniziale ti e untempo finale tf,quindi se vuoi conoscere le differenze di energia interna devi integrare dU/dt in dt, e alla fine resta Uf-Ui etc e fare la stessa cosa dall'altra parte dell'espressione di bilancio, poi usi le informazioni che ti da il testo e sostiuisci p usando l'equazione di stato dei gas pertfetti etc
Toglimi un dubbio, tu sei alle superiori o all'università?
Noi il bilancio per questo sistema chiuso lo scriviamo dU/dt=-pdV/dt
Cmq il tuo sistema evolve tra un tempo iniziale ti e untempo finale tf,quindi se vuoi conoscere le differenze di energia interna devi integrare dU/dt in dt, e alla fine resta Uf-Ui etc e fare la stessa cosa dall'altra parte dell'espressione di bilancio, poi usi le informazioni che ti da il testo e sostiuisci p usando l'equazione di stato dei gas pertfetti etc
quote:
Originally posted by GIOVANNI IL CHIMICO
[...] al quel punto integrare nel tempo...
Integrare nel tempo?Da dove spunta il tempo?
secondo me il dettaglio importante è che il pistone è tenuto fisso dalle viti...la pressione all'interno allora non dipende certo dall'azione del pistone, ma proprio dall'energia del sistema.Bisogna scrivere l'equazione del primo principio e usare l'equazione di stato dei gas perfetti e al quel punto integrare nel tempo...
secondo me il dettaglio importante è che il pistone è tenuto fisso dalle viti...la pressione all'interno allora non dipende certo dall'azione del pistone, ma proprio dall'energia del sistema.Bisogna scrivere l'equazione del primo principio e usare l'equazione di stato dei gas perfetti e al quel punto integrare nel tempo...
se il testo del problema precisa che il cilindro è circondato dal vuoto un motivo in genere c' è; questo potrbbe significare che non esiste scambio termico con l' esterno, a meno di radiazione termica che può attraversare il vuoto, ma in genere dovrebbe essere trascurabile.
A me sembra assurdo visto che la forza esercitata dal gas sul pistone compie un lavoro.Semmai il lavoro esterno è nullo
Si il sistema è adiabatico
Il sistema è adiabatico o esiste una potenza termica sambiata durante il processo?
Il testo non è chiaro
Il testo non è chiaro
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