termodinamica ed esercizi che non riesco a fare

From: Sandrus <Sandrus_at_nonhomail.it>
Date: Fri, 14 Apr 2006 10:51:08 +0200

NB Il post � stato postato anche su free.it.scienza.fisica nella speranza di
avere pi� risposte possibili.

Ciao a tutti. Scusate se vi disturbo ma la sett prossima ho esame di fisica
sulla termodinamica e l'elettricit�: avendo superato ottimamente la prima
parte sulla meccanica e dinamica dei fluidi questa volta non vorrei essere
da meno.

Ho scritto 6 problemini di fisica sul calore, calore latente, equilibrio
termico e simili, che non riesco a svolgere correttamente. Vi prego di
aiutarmi al meglio che potete anche perch� la fisica � la mia "materia"
preferita e VOGLIO capirla :P... e di dirmi in che punto ho sbagliato nel
mio ragionamento.

Ecco gli esercizi. Grazie a chiunque mi aiuter�.
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1) Quanto calore si deve rimuovere da 275 g di vapor acqueo a 100� per
provocarne la condensazione e poi ottenere ghiaccio a una temperatura finale
pari a -35� C? Assumere che la pressione del vapor acqueo sia pari a 1 atm.

m=275 g
Ti= 100� C
Tf= -35�C
calore specifico acqua c1 = 1 cal/g�C
calore specifico ghiaccio c2 (0�C)= 0,5 cal/g�C
calore specifico vapore c3 (100�C) 0,46 cal/g�C
Calore latente vaporizzazione Lv= 539 cal/g
calore latente di fusione Lf= 80 cal/g

Ecco il mio ragionamento:
Il vapore per arrivare a diventare ghiaccio deve prima condensarsi

cedendo calore (Q sar� negativo); una volta condensato l'acqua a T

ignota dovra ghiacciare cedendo ulteriore calore fino ad ottenere

ghiaccio a -35�.

Per cui:

Q= -mc3(-135) -mLv -mc1(-135) -mLf - mc2(-135) = -97460 cal.

Il problema invece ha come soluzione 203kcal. Dove sbaglio?

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2) Un cubetto di ghiaccio di 26 g a -10� C viene posto in una

coppetta di plastica, contenente 375 g di acqua a 37�C. Qual � la

temperatura finale del sistema? Trascurare qualsiasi trasferimento

di calore con la coppetta.

calore specifico acqua c2 = 1 cal/g�C
calore specifico ghiaccio c1 (0�C)= 0,5 cal/g�C
m1= 26 g
m2= 375 g
T1= -10
T2= +37


Ecco il mio ragionamento:
Il sistema passato un tot di tempo raggiunge una temperatura di

equilibrio. Il ghiaccio acquister� calore sciogliendosi (Q>0)

mentre l'acqua lo ceder� (Q<0)

Q1= +m1c1(Teq - T1) = 13Teq -130
Q2= -(m2c2(Teq - T2) = - 375Teq +13875

13Teq - 130 = -375Teq + 13875
388Teq = 14005 Teq = 36� C

Il problema ha ivece come soluzione 29.1 �C. Ora che errore ho

fatto?

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3) Quanto calore si deve aggungere a 240 g di alluminio per

trasformarlo da solido a 27�C a liquido a 660 �C?

Lf alluminio = 95 cal/g
cs alluminio= 0,21 cal/g�C

Mia soluzione:
Q= mc(dT) + mLf+ mc(dT) = 86606,4 cal = 362,5 KJ

che sono rispettivamente: calore per portarlo a temperatura di

fusione + calore latente di fusione + calore per portarlo a 660�C.
Il problema � che nel primo dT dovrei usare una T intermedia che

non ho e perci� ho usato dT (660-27) anche se so che non ha molto

senso.

Il problema ha soluzione 229 KJ. Non ne faccio una giusta!!!!

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4) 45 g di piombo fuso a 327�C vengono versati in un buco praticato

in un blocco di ghiaccio che si trova a 0�C; quanto ghiaccio si

fonde nel tempo in cui il piombo raggiunge l'equilibrio termico con

il blocco di ghiaccio?

calore specifico piombo c1 = 0,031 cal/g�C
calore specifico ghiaccio c2 (0�C)= 0,5 cal/g�C
calore latente di fusione ghiaccio Lf= 80 cal/g

Risoluzione:
Io qui ho pensato alla temperatura di equilibrio:

         m1c1T1 + m2c2T2
Teq = ------------------------
          m1c1 + m2c2

Il problema � che non ho n� la temperatura di equilibrio, n� la

massa del ghiaccio sciolto (l'incognita del problema)... Per questo

non ho proprio idee... non so dove sbattere la testa....

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5) Quanto sudore deve evaporare dal corpo di un bimbo di 4,5 kg

perch� la sua temperatura corporea venga ridotta di 2,2 �C? Il

calore latente di vaporizzazione dell'acqua, alla temperatura del

corpo umano, corrisponde a circa 580 cal/g.

m1=4500 g
dT= 2,2 �C
Lv = 580 cal/g

Risposta:
Il sudore, acquista calore fino ad evaporare giusto? Per cui

acquista:
Q= mLv = 580m dove m � la massa di vapore evaporato.

Il bambino invece cede il seguente calore
Q= - m1cs(dT) = 9900 supponendo per� che cs=1cal/g�C ... ma se �

diverso il Lv perch� cs dovrebbe essere uguale? il problema invece

non mi dice niente in merito...

Per cui eguagliando le due espressioni ottengo m= 17,06 g contro i

14,2 della soluzione... AIUTOOOO!!!

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6) 90 g di acqua sono contenuti in un recipiente in rame di 40 g;

acqua e recipiente si trovano inizialmente alla stessa temperatura

di 40� C. Viene poi aggiunto del ghiaccio, a -15�C in quantit�

sufficiente perch� la temperatura iniziale raggiunga i 20�C. Quanto

ghiaccio viene aggiunto?

m1=90 g
m2=40 g
m ghiaccio = ?
Ti= 40� C
Viene aggiunto il ghiaccio....
Tf= 20�C
calore specifico acqua c1 = 1 cal/g�C
calore specifico rame c2 (0�C)= 0,093 cal/g�C
calore specifico ghiaccio c3 (0�) 0,5 cal/g�C
calore latente di fusione Lf= 80 cal/g

Risposta...
Il ghiaccio dovr� assorbire il seguente calore:

Q1= mc3(40-(-15)) + mLf + mcs(40-20) = 27,5 m + 80 m + 10 m = 117,5 m
rispettivamente: calore per raggiungere la temperatura di fusione,

calore latente di fusione, calore per raggiungere la T di

equilibrio.

Il complesso acqua+recipiente dovr� cedere altrettanto calore:

Q= -[m1c1(20) + m2c2(20)] = -1874,4

Eguagliando le due equazioni ottengo m= -15,95 g che innanzitutto

non � coerente in quanto una massa non pu� essere negativa; e

oltretutto deve dare 17,4 g.
Non ne cavo proprio piedi!
Received on Fri Apr 14 2006 - 10:51:08 CEST