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

14. La termodinamica

20 esercizi

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Fisica

L'energia interna di un gas reale è:

A: la differenza tra l'energia cinetica e l'energia potenziale delle molecole.

B: l'energia cinetica totale del moto delle molecole.

C: la somma dell'energia cinetica più l'energia potenziale delle molecole.

D: l'energia potenziale totale di attrazione delle molecole.

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Fisica

L'energia interna di un gas perfetto è:

A: la differenza tra l'energia cinetica e l'energia potenziale delle molecole.

B: l'energia potenziale totale di attrazione delle molecole.

C: l'energia cinetica totale del moto delle molecole.

D: la somma dell'energia cinetica e dell'energia potenziale delle molecole.

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Fisica

L'energia interna di un gas reale diminuisce quando le molecole del gas:

A: si muovono più velocemente o si trovano più vicine tra loro.

B: si muovono più lentamente o si trovano più lontane tra loro.

C: si muovono più lentamente o si trovano più vicine tra loro.

D: si muovono più velocemente o si trovano più lontane tra loro.

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In quale dei seguenti casi un gas racchiuso in un palloncino compie lavoro positivo sull'ambiente?

A: Quando il palloncino si espande per un aumento della temperatura del gas.

B: Quando il palloncino si innalza per effetto della spinta idrostatica.

C: Quando il palloncino urta muovendosi contro un altro palloncino.

D: Quando il palloncino si contrae per una diminuzione della temperatura del gas.

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Quando si dice che l'energia interna è una funzione di stato, si intende che tale energia:

A: ha in ogni stato parecchi valori possibili.

B: ha un determinato valore per un unico stato del gas.

C: ha lo stesso valore in tutti gli stati del gas.

D: ha un solo valore per ogni stato del sistema.

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Il gas perfetto si distingue dagli altri sistemi termodinamici perché la sua energia interna:

A: non dipende dalla storia precedente del sistema.

B: è una grandezza estensiva.

C: è una funzione di stato.

D: dipende soltanto dalla sua temperatura.

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L'espressione pΔV (dove p è la pressione e ΔV è la variazione di volume) per il lavoro compiuto da un gas che si espande è valida:

A: a pressione costante.

B: a volume costante.

C: sempre.

D: a temperatura costante.

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Se ΔU è la variazione di energia interna di un sistema, W il lavoro (positivo se è l'ambiente a compierlo sul sistema) e Q la quantità di calore scambiata dal sistema (positiva se il calore è assorbito), allora il primo principio della termodinamica si scrive nella forma:

A: ΔU = W - Q

B: ΔU = Q · W

C: ΔU = Q + W

D: ΔU = Q - W

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Se in una trasformazione termodinamica l'energia interna del sistema rimane complessivamente invariata, il lavoro eseguito dal sistema deve essere:

A: uguale e opposto al calore assorbito dal sistema.

B: uguale al calore assorbito dal sistema.

C: uguale al calore ceduto dal sistema.

D: maggiore del calore assorbito dal sistema.

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Quale di queste frasi definisce correttamente una trasformazione adiabatica?

A: Nel corso della trasformazione l'energia del sistema non può variare in nessun modo.

B: Nel corso della trasformazione l'energia del sistema non può variare mediante scambi di lavoro con l'esterno.

C: Nel corso della trasformazione l'energia del sistema non può variare mediante scambi di calore con l'esterno.

D: Nel corso della trasformazione l'energia del sistema non può variare mediante scambi di calore o lavoro con l'esterno.

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Una macchina termica è:

A: un dispositivo che funziona mediante una trasformazione ciclica che utilizza almeno due sorgenti di calore.

B: una trasformazione ciclica qualunque.

C: un dispositivo che funziona mediante una trasformazione qualunque.

D: una trasformazione ciclica che utilizza almeno due sorgenti di calore.

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In una macchina termica la presenza di due sorgenti di calore è necessaria per:

A: eseguire un lavoro utile.

B: realizzare una trasformazione ciclica.

C: ottenere il calore sufficiente al funzionamento.

D: compiere un lavoro complessivo positivo.

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Nel caso di una trasformazione isòbara il primo principio della termodinamica può essere scritto nella forma:

A: ΔU = Q

B: ΔU = Q − pΔV

C: ΔU = Q + pΔV

D: ΔU = pΔV

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La figura mostra una trasformazione ciclica di un gas perfetto nel piano pressione-volume.
V_A= 30 dm³, V_C= 60 dm³, p_A= 60 Pa, p_C= 20 Pa.
Se W indica il lavoro compiuto dal sistema, allora:
W_AB= ________
W_AD= ________
W_CD= ________
W_ABCDA= ________
W_ADCBA= ________

Posizionamento

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Nel caso di una trasformazione ciclica il primo principio della termodinamica può essere scritto nella forma:

W = - Q

p Δ V = Q

W = Q

p Δ V = - Q

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Fisica

In una trasformazione ciclica quale grandezza assume lo stesso valore del calore scambiato complessivamente?

A: Il lavoro delle forze esterne al sistema.

B: Il lavoro svolto dal sistema.

C: La variazione di temperatura.

D: La variazione di energia interna.

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Fisica

Che cosa è possibile soltanto parzialmente, secondo il secondo principio della termodinamica?

A: La trasformazione del lavoro in calore.

B: La trasformazione del lavoro in calore (al contrario della trasformazione inversa).

C: La trasformazione del calore in lavoro (al contrario della trasformazione inversa).

D: La trasformazione del calore in lavoro (così come la trasformazione inversa).

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Fisica

Il rendimento r di una macchina termica che lavora tra due sorgenti di calore assorbendo il calore Q da quella a temperatura superiore e cedendo il calore Q' a quella a temperatura inferiore può essere calcolato mediante l'espressione:

r = Q^{'} / Q

r = 1 + Q^{'} / Q

r = 1 - Q^{'} / Q

r = - Q^{'} / Q

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Il rendimento di una macchina termica reversibile che funziona tra la temperatura T e una temperatura superiore T' è dato dall'espressione r = 1 – ________.
Esso varrebbe 1 se la sorgente più fredda fosse a T = ________. Ma per il secondo principio della termodinamica il rendimento è sempre ________ di 1, perciò non si può raggiungere lo zero ________.

Posizionamento

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Fisica

Un macchina termica con rendimento del 25% sviluppa un potenza P = 50 kW.
Quali tra le seguenti affermazioni sono vere?

A: Il lavoro della macchina in un'ora è W = 2,5 · 10³ J.

B: In un'ora la macchina assorbe dalla sorgente a temperatura maggiore una quantità di calore Q = 7,2 · 10⁸ J.

C: In un'ora la macchina assorbe dalla sorgente a temperatura maggiore una quantità di calore Q = 1,8 · 10⁸ J.

D: Il lavoro della macchina in un'ora è W = 1,8 · 10⁸J.

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