[Risolto] cicli termodinamici

PRIMO ESERCIZIO

tutto fa riferimento alla prima legge della termodinamica: questa legge dice che il calore Q è pari alla differenza tra variazioni di energia interna U e il lavoro W.

Q=U-W (esiste anche nella versione U=Q-W che è più usata)

siccome la trasformazione è ciclica, il gas ha lo stato iniziale e lo stato finale che coincidono e quindi di fatto non varia la sua energia interna. Abbiamo quindi che Q=-W  (U=0)

Sappiamo che il lavoro W è dato dall'area compresa dalle linee di trasformazione e sappiamo che W>0 se il giro è orario (vuol dire infatti che nella trasformazione maggiore, cioè quella più in alto, il volume aumenta e quindi è stato compiuto lavoro sull'ambiente), mentre W<0 se il giro è antiorario (per lo stesso motivo, ma stavolta il volume diminuisce e quindi il gas ha subito lavoro dall'ambiente) 

capiamo allora che l'unica valida è la d

SECONDO ESERCIZIO

riprendendo i ragionamenti di prima vediamo che W>0 quindi la prima è vera.

la trasformazione ab è isoterma quindi U=0 (U dipende dalla variazione di temperatura). Quindi in sostanza Q=W, di conseguenza W>0 (gas compie lavoro)

la trasformazione bc è invece adiabatica quindi Q=0 e di conseguenza W=-U. Nota però che il gas va da T1 a T2 con T1>T2: se il gas abbassa la sua temperatura vuol dire che U<0. possiamo concludere allora che W>0 e che anche in bc il gas compie lavoro.

la terza è sbagliata e si capisce già solo dal verso di percorrenza del ciclo.

nella quarta ti ho già dato conferma, infatti in ab abbiamo che Q=W mentre in bc abbiamo che Q=0.

nell'ultima basta notare che nella trasformazione ab il gas si espande (W>0 quindi Q>0) mentre in cd si contrae (W<0 e allora Q<0  perchè Q=W). Un calore negativo è infatti un calore ceduto all'esterno