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

13. Il secondo principio della termodinamica

20 esercizi

SVOLGI

INFO

Fisica

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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Fisica

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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Fisica

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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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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Fisica

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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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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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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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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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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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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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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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

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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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 = ________

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

Completamento aperto

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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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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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Fisica

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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