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[Risolto] Termodinamica

  

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La pressione e il volume di un gas cambiano seguendo il percorso $A B C A$ in figura. Utilizzando i dati riportati nel grafico, calcola il lavoro compiuto in ogni segmento del percorso:
da $A$ a $B$.
da $B$ a $C$.
da $C$ ad $A$.

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Buongiorno, qualcuno potrebbe aiutarmi con questo esercizio, per favore? 

 

Autore

Probabilmente ci vogliono i principi della termodinamica, però noi non li abbiamo fatti a scuola…

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Il lavoro compiuto nell'intero ciclo (positivo perché fatto in senso orario) è dato dall'area del triangolo ABC

A(ABC) = (3*4/2)*10² = + 600 J = L_tot 

 

Il lavoro in una trasformazione isocora è nullo poiché tale è la variazione di volume. Quindi L(AB) = 0

Nella trasmissione isobara il lavoro (p*dV) è pari all'area sottesa dalla curva nell'intervallo [Vi;Vf], ossia l'area di un rettangolo di base DV e altezza P=costante

L(B-C) = 7*3*10² = + 2100 J

 

Conoscendo il lavoro totale sul ciclo possiamo determinare per differenza il lavoro nella trasformazione C-A

L(C-A) = L_tot - L(B-C) = 600 - 2100 = - 1500 J

 

Lavoro negativo svolto dall'ambiente sul gas (che diminuisce di volume) 



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Il lavoro compiuto in una trasformazione è l'area della figura che si forma sotto il grafico della trasformazione, tracciando le perpendicolari fino all'asse orizzontale dei volumi.

La trasformazione AB é isovolumica, (isocora), non cambia il volume, non c'è area. Il lavoro è nullo.

LAB = 0 J;

La trasformazione BC è isobara; P costante, 

Area sottostante è l'area del rettangolo di base DeltaV e altezza  P = 7,0 * 10^5 Pa;

L =  P * Delta V;

LBC = 7,0 * 10^5 * (5,0 * 10^-3 - 2,0 * 10^-3),

LBC = 7,0 * 10^5 * 3,0 * 10^-3 = 21 * 10^2 = 2100 J;

Sotto la trasformazione CA c'è un trapezio rettangolo: le basi sono le due pressioni, l'altezza è DeltaV =  2,0 * 10^-3 - 5,0 * 10^-3 = - 3 * 10^-3 m^3, il volume diminuisce, il lavoro è negativo.

LCA= (7,0 * 10^5 + 3,0 * 10^5) * (- 3,0 * 10^-3) / 2;

LCA = 10 * 10^5 * (- 3,0 * 10^-3) / 2 = - 15 * 10^2 = - 1500 J;

(il gas viene compresso dall'esterno).

Ciao @tiz

@mg grazie mille, penso che la professoressa abbia sbagliato a darci questo esercizio, in quanto non ce l’ha ancora spiegato, vado a studiare altri 2 capitoli dal libro così riesco a svolgerli e evito inconvenienti



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Ciao! Ti lascio in allegato la foto della risoluzione del problema. Per comodità durante gli ultimi passaggi ho posto 10^5 =a e 10^-3=b. Tale passaggio non è necessario tu lo faccia pertanto puoi anche non scrivere il sistema che ho svolto io. Inoltro non è necessario svolgere l'integrale che ti ho proposto, di fatti per comodità ho continuato geometricamente.

Saluti.

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Giuseppe Asaro.

 

@giuseppeasaro grazie mille



Risposta
SOS Matematica

4.6
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