◈ Termodinamica

Gas perfetti, trasformazioni termodinamiche, I e II principio, macchine termiche, cicli di Carnot e Otto, entropia.

📋 Formulario

Teoria Completa

Esempi Svolti

Esempio 1Macchina di Carnot — Calcolo del rendimento massimo
Esempio 2Ciclo di Otto r=10r=10 — Il rendimento del motore a scoppio

Esercizi con Soluzione

Esercizio 1Macchina reale vs Carnot — Quanto siamo lontani dal limite?Alta
📋 Problema da risolvere
Una macchina termica opera tra TH=650T_H=650 K e TC=290T_C=290 K. Assorbe QH=8Q_H=8 kJ e produce W=2.8W=2.8 kJ. Calcolare: (a) rendimento reale η\eta; (b) rendimento di Carnot ηCarnot\eta_{Carnot}; (c) variazione di entropia dell'universo ΔSuniv\Delta S_{univ}.
📌 Dati forniti
T_H=650 KT_C=290 KQ_H=8000 JW=2800 J
Esercizio 2Frigorifero — Quanta energia serve per raffreddare?Alta
📋 Problema da risolvere
Un frigorifero mantiene l'interno a TC=3°CT_C=3°C in una stanza a TH=35°CT_H=35°C. Deve rimuovere QC=200Q_C=200 kJ/h dall'interno. Calcolare: (a) COP massimo teorico; (b) potenza minima necessaria; (c) calore QHQ_H ceduto alla stanza.
📌 Dati forniti
T_C=276 KT_H=308 KQ_C=200000 J/h
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Problemi Integratori

Esercizi che uniscono tutti i capitoli — livello esame
Problema 1La Centrale Termoelettrica: dal Gas alle Molecole all'EntropiaESTREMA
Una centrale termoelettrica usa n=5 moln = 5\,\mathrm{mol} di gas biatomico (γ=7/5\gamma = 7/5, Cv=5R/2C_v = 5R/2) che compie il seguente ciclo su piano PV:

Stato A: PA=1 atmP_A = 1\,\mathrm{atm}, TA=300 KT_A = 300\,\mathrm{K}. A→B: compressione adiabatica fino a VB=VA/8V_B = V_A/8 (rapporto compressione r=8r = 8). B→C: isocora, riscaldamento fino a TC=2400 KT_C = 2400\,\mathrm{K} (combustione). C→D: espansione adiabatica fino a VD=VAV_D = V_A (ritorno al volume originale). D→A: isocora, raffreddamento (ciclo di Otto).
📌 Dati del problema
n = 5\,\mathrm{mol}\gamma = 7/5 = 1.4,\; C_v = 5R/2T_A = 300\,\mathrm{K},\; P_A = 1\,\mathrm{atm}r = V_A/V_B = 8T_C = 2400\,\mathrm{K}
(a)Gas Perfetto — Stati termodinamici(b)I Principio — Lavoro e Calore per ogni tratto(c)Cicli — Rendimento Otto vs Carnot(d)Teoria Cinetica — Molecole in moto(e)Entropia — II Principio e Bilancio Globale