Secondo principio, macchine termiche ed entropia

Una macchina termica ha rendimento $0,35$ e produce $700\mathrm{J}$ di lavoro in ogni ciclo. Calcolare il calore assorbito e il calore ceduto in un ciclo.

Soluzione riservata a chi ha sbloccato la materia.

Un frigorifero con efficienza $\epsilon =5,0$ sottrae all’interno $2,5\cdot 10^4\mathrm{J}$. Calcolare il lavoro speso e il calore ceduto all’ambiente.

Soluzione riservata a chi ha sbloccato la materia.

Una macchina di Carnot lavora tra $450\mathrm{K}$ e $300\mathrm{K}$ e assorbe $900\mathrm{J}$ per ciclo. Calcolare il rendimento e il lavoro prodotto in un ciclo.

Soluzione riservata a chi ha sbloccato la materia.

Una macchina reversibile cede calore a un serbatoio a $290\mathrm{K}$. Calcolare la temperatura del serbatoio caldo necessaria per ottenere un rendimento di $0,42$.

Soluzione riservata a chi ha sbloccato la materia.

Una pompa di calore di Carnot scalda una casa a $22{}^{\circ }\mathrm{C}$ prelevando calore dall’esterno a $0{}^{\circ }\mathrm{C}$, e deve cedere alla casa una potenza termica di $5,0\mathrm{kW}$. Calcolare l’efficienza e la potenza meccanica minima richiesta.

Soluzione riservata a chi ha sbloccato la materia.

Un costruttore dichiara un congelatore con efficienza $9,0$ che mantiene l’interno a $255\mathrm{K}$ in una stanza a $295\mathrm{K}$. Stabilire se la dichiarazione è compatibile con il secondo principio.

Soluzione riservata a chi ha sbloccato la materia.

Si scaldano $3,0\mathrm{kg}$ d’acqua da $10{}^{\circ }\mathrm{C}$ a $90{}^{\circ }\mathrm{C}$ ($c=4186J/(\mathrm{kg}\cdot \mathrm{K})$). Calcolare la variazione di entropia dell’acqua.

Soluzione riservata a chi ha sbloccato la materia.

Un calore di $5,0\mathrm{kJ}$ passa per conduzione da un serbatoio a $600\mathrm{K}$ a un serbatoio a $300\mathrm{K}$. Calcolare la variazione di entropia dell’universo.

Soluzione riservata a chi ha sbloccato la materia.

Calcolare la variazione di entropia di $0,20\mathrm{kg}$ di ghiaccio che fondono a $0{}^{\circ }\mathrm{C}$ (${\lambda }_f=3,33\cdot 10^{5}J/kg$).

Soluzione riservata a chi ha sbloccato la materia.

Due moli di gas perfetto si espandono in modo isotermo e reversibile a $350\mathrm{K}$ da $10\mathrm{L}$ a $25\mathrm{L}$. Calcolare la variazione di entropia del gas e il calore assorbito.

Soluzione riservata a chi ha sbloccato la materia.

In un recipiente rigido e isolato $0,50\mathrm{mol}$ di gas perfetto si espandono liberamente nel vuoto fino a occupare il doppio del volume iniziale. Calcolare la variazione di entropia dell’universo.

Soluzione riservata a chi ha sbloccato la materia.

Un gas perfetto monoatomico percorre in senso orario un ciclo rettangolare nel piano $(V,p)$ formato da due isocore a $3,0\mathrm{L}$ e $6,0\mathrm{L}$ e da due isobare a $1,0\cdot 10^5\mathrm{Pa}$ e $2,0\cdot 10^5\mathrm{Pa}$. Calcolare il lavoro per ciclo e il rendimento.

Soluzione riservata a chi ha sbloccato la materia.

In un recipiente isolato di capacità termica trascurabile si mescolano $1,0\mathrm{kg}$ d’acqua a $90{}^{\circ }\mathrm{C}$ e $1,0\mathrm{kg}$ d’acqua a $10{}^{\circ }\mathrm{C}$ ($c=4186J/(\mathrm{kg}\cdot \mathrm{K})$). Calcolare la temperatura finale e la variazione di entropia dell’universo.

Soluzione riservata a chi ha sbloccato la materia.