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

18. Il secondo principio della termodinamica e l'entropia

20 esercizi

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Una macchina termica ha un rendimento del 63%; a ogni ciclo, la macchina compie un lavoro di 530 J. Quanto vale il calore assorbito dalla macchina in un ciclo?

A: 1,4 kJ

B: 200 J

C: 330 J

D: 840 J

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Fisica

Quale tra questi dispositivi è una macchina termica?

A: Un computer.

B: Un'automobile elettrica.

C: Un condizionatore d'aria.

D: Una lampadina a LED.

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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 moka del caffè.

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L'enunciato di Kelvin del secondo principio della termodinamica:

A: vale per tutte le trasformazioni termodinamiche.

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 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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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 = ________

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 reale 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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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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Una macchina termica reversibile esegue un ciclo nel quale cede 300 J di calore alla sorgente fredda, che si trova a temperatura ambiente (300 K) e assorbe 600 J dalla sorgente calda. A quale temperatura si trova la sorgente calda?

A: 6 K

B: 60 K

C: 600 K

D: Il problema non può essere risolto.

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Qual è la variazione di entropia di un sistema formato da un gas che subisce una espansione adiabatica?

A: Mancano i dati per poter risolvere l'esercizio.

B: ΔS < 0.

C: ΔS > 0.

D: ΔS = 0.

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2,00 kg di ghiaccio si trovano in una stanza in cui la temperatura supera leggermente 0 °C. In queste condizioni possiamo considerare che la fusione del ghiaccio avvenga in maniera reversibile a una temperatura di 0 °C. Il calore latente di fusione del ghiaccio è pari a 334 kJ/kg. Quanto vale la variazione di entropia?

ΔS = ________ x 10³ J/K.

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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Quale delle seguenti grandezze non contribuiscono alla definizione di macrostato di un gas?

A: La temperatura del gas.

B: La velocità delle singole molecole del gas.

C: Il numero di moli del gas.

D: La pressione del gas.

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Quale delle seguenti grandezze non contribuisce alla definizione di microstato di un gas?

A: L'energia cinetica delle singole molecole.

B: La massa totale di tutte le molecole.

C: La velocità delle molecole.

D: La posizione delle molecole.

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Considera la somma del lancio di due dadi un "macrostato". Quanti sono i microstati che puoi ottenere lanciando due dadi?

A: 36

B: 6

C: 12

D: 11

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Considera la somma del lancio di due dadi un "macrostato". Qual è il macrostato che si ottiene con maggiore frequenza?

A: 7

B: 2 e 12

C: Tutti i risultati sono ugualmente probabili.

D: 6

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