(wrong string) � principio

From: Chicco83 <bo_at_bo.it>
Date: Tue, 01 Nov 2005 17:16:00 GMT

Ho inventato un difficile, almeno per me, quesito di termodinamica che non
sono ancora riuscito
a risolvere. Il problema non � numerico ma concettuale.

All'interno di un cilindro munito di pistone libero di scorrere senza
attrito, privo di peso, ecc. ecc... vi � una certa quantita' di acqua
liquida
in equilibrio con il suo vapore alla temperatura di 100� C.
Il sistema � termostatato a 100� C e le pareti del cilindro sono tali da
garantire scambi di calore in modo reversibile.
La macchina � alloggiata in un appartamento ove la pressione vale 1
atmsfera.

In un primo esperimento si fa compiere un ciclo completo alla machina che
comprende:

1- espansione isoterma e isobara da V1, T=100� C, P=1 fino a V2, T=100�C,
P=1

2- compressione isoterma e isobara da V2, T=100�, P=1 a V1, T=100�, P=1

In questo primo caso il calore e il lavoro complessivo, scambiato con il
termostato (l'ambiente esterno), � nullo.

In un secondo esperimento viene alloggiata una pallina da ping-pong
all'interno del cilindro la quale
galleggia sul pelo libero dell'acqua.
Anche questa volta si ripete il ciclo di sopra con qualche modifica:

1- espansione isoterma e isobara da V1p, T=100� C, P=1 atm fino a V2p,
T=100�C, P=1 atm

nota1: al termine della trasformazione, il livello dell'acqua all'interno
del cilindro e' diminuito di un (delta)h che dipende dalla quantita'
di acqua che e' evaporata. Poiche' la pallina galleggia sull'acqua,
anche il suo baricentro si abbassa della stessa quantita'

2- a questo punto si ancora la pallina, tramite un gancio che parte dal
fondo del cilindro, immobilizzandola nella posizione che ha assunto al
termine dello stadio 1.

3- compressione isoterma e isobara da V2p a V1p.

nota2: al termine di quest'ultima trasformazione, il livello dell'acqua
all'interno del cilindro e' aumentato sommergendo completamente la pallina.

nota3: la pressione all'interno del cilindro vale una atmosfera come
all'esterno, in quanto l'acqua � termostatata a 100� C, pertanto, come
sopra,
gli scambi globali (1+2+3) di calore e di lavoro con l'ambiente eterno sono
entrambi nulli.

4- sgancio della pallina.
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    1 e 4 2

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        3

nota4: sganciando la pallina si chiude il ciclo con PRODUZIONE NETTA DI
CALORE,
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cio' � vero perche':

a- torniamo allo stato iniziale: V1p, T= 100� C, P= 1 atm, e la pallina
galleggia sullo stesso punto
    di partenza.

b- nel moto di riemersione, a causa dell'attrito laminare e turbolento con
l'acqua, la pallina produce
    calore in eccesso che viene risucchiato dal meccanismo di
termostatazione.

Se cio' fosse vero si potrebbe concluere che int_ciclico(dU)<>0, violando
cos� il 1� principio.

La risoluzione del problema consiste appunto nel trovare una giustificazione
del perche' cio' non puo'
avvenire, cioe' dimostrare che il primo principio vale anche per questo
sistema particolare.
Received on Tue Nov 01 2005 - 18:16:00 CET