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[Risolto] Problemi sulla termodinamica

  

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Un recipiente cilindrico di volume 1,5 dm^3 chiuso da un pistone mobile contiene un gas perfetto (ossigeno, di massa molecolare 32) alla temperatura di 27 °C. Il recipiente viene posto sul fuoco e il suo volume aumenta di 0,50 L, mentre si tiene costante il valore della pressione.

  • Calcola la velocità media iniziale e quella finale delle molecole del gas.
    [4,8 × 102 m/s; 5,6 x 102 m/s]
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@michael_michael 

Vo = 1,5 dm^3;

To = 27°C + 273 = 300 K;

V1 = 1,5 + 0,5 = 2,0 dm^3;

T1 =?

P costante; legge delle isobare:

T1/V1 = To/Vo;

T1 = To * V1/Vo = 300 * 2,0 / 1,5 = 400 K;

Velocità media; per la legge di Boltzmann dipende dalla temperatura,

 1/2 m Vm 2   =3/2 (R/No) * T   ;  ( per un gas mono atomico).

R / No = costante di Boltzmann = 8,314 / (6,022 * 10^23);

K = 1,38 * 10^-23 J/Kelvin;  

se il gas è biatomico come l'ossigeno :   1/2 m (vm)^2 = 5/2 K T;

vm = radicequadrata( 5 K T /m);

m è la massa di una molecola di ossigeno;

sostituendo  K =  R / No;

vm = radicequadrata[5 R T /(No *m)];

No * m = massa molare; MM  = 32 grammi = 0,032 kg;

vm = radicequadrata( 5 R T /MM);

vm = radicequadrata( 5 * 8,314 * 300  /0,032) ;

vm = radice(3,897 * 10^5) = 624 m/s; (velocità a To = 300 K)

vm = radicequadrata( 5 * 8,314 * 400  /0,032);

vm = radice(5,196 * 10^5) = 721 m/s; (velocità a T1 = 400 K).

Il tuo risultato è per un gas mono atomico.

Infatti i risultati si hanno con 3RT:

vm = radice(3 R * 300 / MM) = radice(2,34 * 10^5) = 483 m/s = 4,8 * 10^2 m/s;

vm = radice(3 R * 400 / 0,032) = radice(3,12 * 10^5) = 558 m/s = 5,6 * 10^2 m/s.

 Ciao



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@michael_michael 



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