Fisica - Scuola secondaria di secondo grado Termodinamica Secondo principio della termodinamica Rendimento di una macchina termica

13. Il secondo principio della termodinamica

20 esercizi

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Fisica

Una macchina termica è:

A: una macchina che esegue trasformazioni termodinamiche su di un gas.

B: una macchina che esegue trasformazioni termodinamiche su di un liquido.

C: una macchina che esegue trasformazioni termodinamiche.

D: una macchina che esegue una serie di trasformazioni termodinamiche cicliche.

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Una macchina termica:

A: lavora sempre con due sorgenti di calore, una calda e una fredda.

B: lavora con due sorgenti di calore che non possono avere temperature troppo diverse.

C: cede sempre calore positivo alla sorgente calda.

D: acquista calore negativo dalla sorgente fredda.

E: compie un lavoro uguale alla somma algebrica delle quantità di calore scambiate nel corso delle trasformazioni.

Vero o falso

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Quale di questi dispositivi non è una macchina termica?

A: Una centrale termoelettrica a carbone.

B: Una centrale elettrica nucleare.

C: Il motore di un'automobile.

D: La moca del caffè.

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L'acqua del fiume in cui sono immersi i circuiti di raffreddamento di una centrale termoelettrica costituisce:

A: la sorgente calda della centrale.

B: la sorgente fredda della centrale.

C: la sorgente ideale di calore di una centrale.

D: il combustibile della centrale.

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L'enunciato di Kelvin del secondo principio della termodinamica:

A: si applica solo alle macchine termiche.

B: non vale per le isoterme con gas perfetti.

C: vale per singole trasformazioni termodinamiche, ma non può essere applicato alle macchine termiche.

D: non vale per le macchine termiche che usano una sola sorgente.

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L'enunciato di Clausius del secondo principio della termodinamica afferma che:

A: è impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di far passare calore da un corpo più freddo a uno più caldo.

B: è impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di far passare calore da un corpo più caldo a uno più freddo.

C: in natura i passaggi spontanei di calore sono proibiti.

D: i passaggi di calore da fonti più fredde a fonti più calde sono impossibili da realizzare.

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L'enunciato di Kelvin e quello di Clausius affermano, seppur in maniera diversa, lo stesso principio. Di quale principio si tratta?

A: In natura esistono solo macchine reversibili.

B: In natura si verificano solo fenomeni irreversibili.

C: Il rendimento della macchina termica può essere maggiore dell'unità.

D: Il rendimento di una macchina termica non può essere inferiore all'unità.

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Il rendimento di una macchina termica ciclica è uguale:

A: al rapporto tra lavoro totale e calore ceduto.

B: al rapporto tra i calori scambiati al termine di un ciclo.

C: al rapporto tra calore e lavoro.

D: al rapporto tra lavoro totale in un ciclo e calore prelevato dalla sorgente calda.

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In un ciclo termodinamico, una macchina termica produce un lavoro pari a 220 J e cede alla sorgente più fredda un calore pari a 200 J. Qual è il suo rendimento?

η = ________

Per i numeri decimali usa la virgola e non il punto (per es. 56,2 e non 56.2). Fai attenzione alle cifre significative!

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Il rendimento di una macchina termica che viola il secondo principio della termodinamica è:

A: minore di 1.

B: maggiore di 1.

C: uguale a 1.

D: negativo.

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Il terzo enunciato del secondo principio della termodinamica afferma che:

A: è impossibile progettare una macchina termica che abbia rendimento maggiore di 1.

B: è impossibile progettare una macchina termica che lavori tra due sorgenti con la stessa temperatura.

C: è impossibile progettare una macchina termica che abbia un rendimento superiore a quello di una macchina di Carnot che lavori tra le stesse sorgenti di calore.

D: è impossibile progettare una macchina termica che abbia rendimento uguale a 1.

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È possibile realizzare una macchina termica reversibile in natura?

A: Sì, ma il suo costo sarebbe talmente elevato da renderne la produzione non conveniente.

B: Esistono macchine reversibili così come esistono le macchine irreversibili.

C: No, una macchina termica reversibile è una macchina termica ideale che basa il suo funzionamento su cicli di trasformazioni reversibili.

D: La risposta è ancora oggi dibattuta.

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Consideriamo una sorgente fredda a una temperatura T₁ e una sorgente più calda a una temperatura T₂. Il rendimento di una macchina di Carnot che lavora tra queste due sorgenti è uguale a:

A: T₂/T₁.

B: T₁/T₂.

C: 1− T₂/ T₁.

D: 1− T₁/ T₂.

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Una macchina termica opera tra due sorgenti a temperatura diversa. La sorgente calda si trova a 400° C. Quale può essere il rendimento massimo di una macchina termica reale che opera a temperatura ambiente, cioè a 20°C?

η = ________

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Completamento aperto

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Una macchina di Carnot assorbe 2500 J di calore da una sorgente alla temperatura di 550 K. Dopo aver compiuto un certo lavoro W la macchina cede calore a una sorgente che si trova alla temperatura di 400 K. Calcola il lavoro W eseguito dalla macchina.

W = ________ J

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Una macchina termica è più efficiente se:

A: opera tra due sorgenti a grande differenza di temperatura.

B: opera tra due sorgenti a piccola differenza di temperatura.

C: è una macchina termica reversibile.

D: è una macchina termica che esegue trasformazioni cicliche.

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Quali sono la sorgente calda e la sorgente fredda di un motore a scoppio?

A: La sorgente calda è il motore; la sorgente fredda è l'ambiente.

B: La sorgente calda è la combustione della benzina. Il motore non ha una sorgente fredda.

C: La sorgente calda è l'ambiente; la sorgente fredda è la benzina, cioè la combustione.

D: La sorgente calda è la benzina, cioè la combustione; la sorgente fredda è l'ambiente.

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Il coefficiente di prestazione COP è:

A: una misura dell'efficienza delle macchine frigorifere.

B: definito dal rapporto tra lavoro e calore.

C: una grandezza compresa sempre tra 0 e 1.

D: simile al coefficiente di guadagno.

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Perché non si utilizza un frigorifero (aprendone lo sportello) per rinfrescare un appartamento?

A: Perché è più costoso.

B: Perché si rovinerebbe il cibo all'interno del frigorifero.

C: Perché si otterrebbe l'effetto opposto, cioè il riscaldamento dell'ambiente.

D: Perché il calore prelevato a ogni ciclo viene immesso nel frigorifero.

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Che cos'è una pompa di calore?

A: Si tratta di un dispositivo che cerca di sottrarre calore all'ambiente esterno e lo riversa nei luoghi chiusi come uffici o appartamenti.

B: Si tratta di un modo diverso di chiamare il frigorifero.

C: Si tratta dell'elettrodomestico che comunemente chiamiamo condizionatore.

D: Si tratta di un sistema idraulico per scambi di calore utilizzato nelle centrali termoelettriche.

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