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Fisica

Una macchina termica compie 20 cicli al secondo e sviluppa una potenza di 600 W con un rendimento del 30,0 %. Per ogni ciclo calcola:
il lavoro compiuto L = ________ J
il calore assorbito Q2 = ________ J
il calore ceduto  Q1 = ________ 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!
Completamento apertoCompletamento aperto
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Il punteggio di un esercizio è determinato
dalla difficoltà: da 1 (più facile) a 5 (più
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Fisica

Calcola la variazione di entropia relativa alla fusione di 250 g di ghiaccio, sapendo che il calore latente di fusione dell'acqua è 3,35 x 105 J/kg. Esprimi il risultato con tre cifre significative.
ΔS = ________ 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!
Completamento apertoCompletamento aperto
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Completa l'enunciato del teorema di Carnot
Nessuna macchina termica ________ che opera tra due serbatoi a temperatura ________ può avere un rendimento ________ di una macchina reversibile che opera tra le stesse ________. Inoltre tutte le macchine ________ che operano tra le stesse temperature hanno lo stesso ________.
Completamento apertoCompletamento aperto
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Quale delle seguenti affermazioni sul secondo principio della termodinamica è falsa?
A: Il secondo principio della termodinamica, enunciato in termini di entropia, afferma che l'entropia totale dell'universo non cambia nei processi reversibili e aumenta sempre nei processi irreversibili.
B: L'enunciato di Clausius del secondo principio della termodinamica afferma che: è impossibile realizzare una trasformazione il cui risultato sia il passaggio di calore da un corpo con una data temperatura a un corpo con una temperatura maggiore.
C: L'enunciato di Kelvin del secondo principio della termodinamica afferma che: è impossibile realizzare una trasformazione in cui l'unico risultato sia quello di convertire in lavoro tutto il calore assorbito da un'unica sorgente.
Scelta multiplaScelta multipla
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A: L'entropia è una funzione di stato.
B: L'unità di misura dell'entropia nel S.I. è K/J.
C: L'entropia dell'Universo aumenta sempre.
D: L'evoluzione spontanea di un sistema isolato porta il sistema a uno stato di equilibrio a cui corrisponde il minimo aumento dell'entropia.
E: In un sistema isolato una trasformazione provoca una variazione di entropia uguale a zero se e soltanto se la trasformazione è reversibile.
Vero o falsoVero o falso
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Una macchina termica lavora tra due termostati alle temperature rispettivamente di 500 K e 100 K.
Il massimo rendimento della macchina è:
A: 4/5
B: 1
C: 2/5
D: 3/4
E: 1/4
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Il coefficiente di prestazione COP di un frigorifero è dato
A: dal rapporto tra il calore sottratto al serbatoio freddo e il lavoro esterno compiuto a tale scopo.
B: dal prodotto tra il calore sottratto al serbatoio freddo e il lavoro esterno compiuto a tale scopo.
C: dal rapporto tra il lavoro esterno compiuto per sottrarre calore al serbatoio freddo e il calore Qf sottratto alla sorgente fredda.
D: dal rapporto tra il calore assorbito dall'ambiente esterno e il lavoro esterno compiuto per sottrarre calore al serbatoio freddo.
E: dal rapporto il lavoro esterno compiuto per sottrarre calore al serbatoio freddo e il calore assorbito dall'ambiente esterno.
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Una macchina termica ha un rendimento del 44,8% e in ogni ciclo compie un lavoro pari a 215 J.
Calcola la quantità di calore non utilizzata.
|Qf| = ________ J

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Quale delle seguenti affermazioni è falsa?
A: Il calore non può mai può fluire da una regione a temperatura più bassa verso una regione a temperatura più alta.
B: È possibile realizzare una trasformazione il cui risultato sia quello di convertire integralmente in lavoro il calore assorbito da una sola sorgente.
C: È impossibile realizzare una macchina termica che abbia rendimento unitario.
D: Per calcolare il coefficiente di prestazione di una pompa di calore basta conoscere la quantità di calore liberata |Qc| e il lavoro necessario per ottenere quel risultato.
E: I valori dei coefficienti di prestazione dei frigoriferi e dei condizionatori d'aria in commercio variano da 2 a 6.
F: Il flusso spontaneo di calore è un processo irreversibile dato che il sistema e il suo ambiente non possono tornare entrambi nel loro stato iniziale.
G: Il teorema di Carnot mostra che, tra tutte le macchine termiche che scambiano calore con due sole sorgenti, quelle reversibili hanno tutte lo stesso rendimento e che questo rendimento è maggiore di quello di qualunque altra macchina irreversibile che lavori tra le stesse sorgenti.
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La legge di Boltzmann afferma che dato un macrostato di un gas a cui corrisponde un numero Ω di microstati, l'entropia S è data da:
A: S = k lnΩ, con k = 1,38 ∙ 10− 23 J/K costante di Boltzmann.
B: S = k lnΩ, con k = 1,38 ∙ 10− 23 K/J costante di Boltzmann.
C: S = k + lnΩ, con k = 1,38 ∙ 10− 23 J/K costante di Boltzmann.
D: S =  Ω lnk, con k = 1,38 ∙ 10− 23 J/K costante di Boltzmann.
E: S = k/lnΩ, con k = 1,38 ∙ 10− 23 J/K costante di Boltzmann.
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In un sistema ________ in cui hanno luogo soltanto trasformazioni ________, l'entropia rimane costante. In un sistema isolato in cui hanno luogo trasformazioni ________ l'entropia ________.
Quindi ogni trasformazione che avviene in un sistema isolato provoca in esso una variazione di entropia ________ o uguale a zero.
PosizionamentoPosizionamento
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Il macrostato di un gas rarefatto corrisponde a 101023 microstati. L'entropia di questo macrostato è
A: 3,2 J/K.
B: 32 J/K.
C: i dati non sono sufficienti per calcolare l'entropia.
D: 1,38 J/K.
E: 1,38 K/J.
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Quali sono le quattro fasi consecutive che costituiscono il ciclo di Carnot?
A: Un'espansione isoterma, un'espansione adiabatica, una compressione isoterma e una compressione adiabatica.
B: Un'espansione isoterma, un'espansione isocòra, una compressione isoterma e una compressione isocòra.
C: Un'espansione isòbara, un'espansione adiabatica, una compressione isòbara e una compressione adiabatica.
D: Un'espansione adiabatica, un'espansione isoterma, una compressione adiabatica e una compressione isoterma.
E: Un'espansione isocòra, un'espansione isoterma, una compressione isocòra e una compressione isoterma.
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Una macchina termica prende il calore QC da una sorgente calda e usa parte dell'energia per compiere un lavoro L. Assumendo che QC non possa essere cambiato, in che modo si deve operare sulle altre grandezze per aumentare il rendimento?
A: Aumentando il lavoro L. Di conseguenza diminuirà il calore QF ceduto alla sorgente fredda.
B: Riducendo il lavoro L e lasciando invariato il calore QF ceduto alla sorgente fredda.
C: Aumentando il lavoro L. Di conseguenza aumenterà il calore QF ceduto alla sorgente fredda.
D: Aumentando il lavoro L e lasciando invariato il calore QF ceduto alla sorgente fredda.
E: Riducendo il lavoro L. Di conseguenza diminuirà il calore QF ceduto alla sorgente fredda.
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Una macchina termica prende il calore QC da una sorgente calda, compie un lavoro L e cede il restante QF a una sorgente fredda. Se QC e QF raddoppiano, che cosa accade al rendimento del motore?
A: I dati non sono sufficienti a determinare la risposta.
B: Il rendimento aumenta.
C: Il rendimento non cambia.
D: Il rendimento diminuisce.
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Le tre macchine di Carnot che sono illustrate nel disegno operano tutte tra due sorgenti di calore con temperature separate di 100 K. Metti le tre macchine in ordine decrescente per rendimento.
A: B, A, C.
B: C, B, A.
C: A, B, C.
D: Tutte e tre le macchine hanno lo stesso rendimento.
E: C, A, B.
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Un frigorifero impiega un lavoro di L = 100 J per rimuovere un calore di QF = 700 J dal suo interno. Quanto vale il calore QC rilasciato nella stanza che ospita il frigorifero? E quanto vale il coefficiente di prestazione (COP)?
A: QC = 800 J,  COP = 1/7.
B: QC = 500 J,  COP = 4.
C: QC = 800 J,  COP = 7.
D: QC = 800 J,  COP = 8.
E: QC = 600 J,  COP = 4.
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Il calore del Sole è trasmesso alla Terra per mezzo delle onde elettromagnetiche. Durante il trasferimento di questo calore, che cosa si può dire dell'entropia del Sole, della Terra e del sistema Sole-Terra?
A: Le entropie del Sole e del sistema Sole-Terra decrescono, quella della Terra cresce.
B: L'entropia del Sole cresce, quelle della Terra e del sistema Sole-Terra decrescono.
C: Tutte e tre le entropie crescono.
D: L'entropia del Sole decresce, quella della Terra e del sistema Sole-Terra crescono.
E: Le entropie del Sole e del sistema Sole-Terra crescono, quella della Terra decresce.
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600 J di calore vengono forniti a un gas la cui temperatura iniziale è 300 K. Se il gas si espande con una trasformazione isoterma, quant'è la variazione ΔS di entropia del gas?
A: ΔS = - 2 J/K.
B: ΔS = + 2 J/K.
C: ΔS = + 0,5 J/K.
D: L'entropia del gas non cambia.
E: ΔS = - 0,5 J/K.
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Una macchina di Carnot che opera tra sorgenti calde e fredde di temperature rispettivamente 800,0 K e 400,0 K, compie una certa quantità di lavoro L1. Quindi la temperatura della sorgente fredda è abbassata a 200,0 K (come nel disegno) e si ricava dalla macchina un lavoro L2. Assumendo che il calore in ingresso QC sia lo stesso nei due casi, quanto vale il rapporto L2/L1?

L2/L1 = ________

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