Test da Olimpiadi della Fisica

Un dado di ottone è bloccato su un bullone di duralluminio. I coefficienti di dilatazione termica lineare λ_o dell'ottone e λ_d del duralluminio valgono rispettivamente λ_o = 1.90 x 10^-5 K^-1 e λ_d = 2.26 x 10^-5 K^-1.

Cosa si deve fare per sbloccarli più facilmente?

Quale dei seguenti grafici rappresenta meglio il volume V di una certa massa di un gas perfetto a pressione costante, in funzione della temperatura assoluta T?

Un recipiente contiene una mole di idrogeno e una di ossigeno alla temperatura T.

Il rapporto tra il valore quadratico medio della velocità delle molecole di idrogeno rispetto a quella dell'ossigeno è . . .

Le molecole di un gas alla temperatura ordinaria (20°C) hanno un'energia cinetica media uguale a E.

Alla temperatura di 400°C il valore più prossimo all'energia cinetica media è

Una pentola a pressione ha la valvola di sicurezza regolata per aprirsi quando all'interno la pressione raggiunge il valore di 140 kPa. Dopo essere stata chiusa in condizioni di pressione atmosferica normale, alla temperatura di 22°C, la pentola viene dimenticata vuota sul fornello acceso.

Si indichi, fra i valori seguenti, quello che si avvicina di più alla temperatura alla quale si aprirà la valvola.

Il disegno rappresenta due recipienti di vetro collegati insieme. Il volume del recipiente X è doppio rispetto a quello del recipiente Y. Il sistema è riempito con un gas perfetto e mantenuto in uno stato stazionario con i recipienti rispettivamente a 200 K e 400 K.



Nel recipiente X ci sono n moli di gas.

Quante moli di gas ci sono nel recipiente Y?

Il manometro di una bombola di ossigeno che ha la capacità di 0.1 m³ indica 1.0 x 10⁷ Pa. La densità dell'ossigeno alla pressione atmosferica (1.0 x 10⁵ Pa) e alla temperatura della bombola è 1.4 kg m^-3.

La densità dell'ossigeno nella bombola è allora ...

I grafici indicati con X e Y mostrano, in diversi piani cartesiani, l'andamento di pressione, volume e temperatura di una massa costante di gas durante una trasformazione che parte dallo stato iniziale contrassegnato con (1) ed arriva ad uno stato finale contrassegnato con (2).



Quale delle seguenti affermazioni è corretta?

1 - Il gas si espande secondo la legge di Boyle.
2 - Il gas viene compresso a temperatura costante.
3 - La pressione diminuisce a temperatura costante.

Qui sotto sono rappresentati alcuni andamenti della temperatura assoluta di un gas perfetto in funzione dell'energia cinetica media delle particelle di cui è costituito.

Quale di questi è corretto?

Una quantità pari a 1.0 mol di gas perfetto, contenuta in un recipiente ermeticamente chiuso e a pareti rigide, viene scaldata fino a che la velocità quadratica media delle sue molecole risulta raddoppiata.

Di quale fattore risulta variata la pressione?

Un gas è costituito da una miscela di ossigeno (O₂ - massa molecolare 32 u, essendo u l'unità di massa atomica) e azoto (N₂ - massa molecolare 28 u) e si trova in uno stato di equilibrio.

Qual è il rapporto tra la velocità quadratica media delle molecole di azoto e di quelle di ossigeno?

Quale dei grafici sottostanti rappresenta meglio la relazione tra la pressione e la temperatura assoluta di un gas perfetto contenuto in un recipiente a pareti rigide ed a tenuta ermetica?

Un gas in equilibrio termico contiene una miscela di vari tipi di atomi, tra cui elio (He) e neon (Ne) le cui masse atomiche stanno, con buona approssimazione, nel rapporto 1 : 5.

Se la velocità quadratica media degli atomi di elio è v_He, qual è la velocità quadratica media degli atomi di neon?

Un contenitore rigido di metallo contiene inizialmente del gas compresso. Il gas viene lentamente fatto uscire dal contenitore. La temperatura del gas rimane costante.

Quale dei seguenti gruppi di tre grafici indica come possono cambiare nel tempo la pressione, il volume e la massa del gas nel contenitore?

Un pallone di 6 m³ di volume contiene una certa massa di gas alla temperatura di 300 K e alla pressione di 2.0 x 10⁶ Pa. Il gas, che può essere trattato come gas perfetto, viene riscaldato fino a 600 K mentra la pressione viene ridotta alla metà.

Il volume finale del pallone è

Il grafico mostra come varia la temperatura di 2 kg di una certa sostanza mentre viene riscaldata, trasferendovi calore ad un ritmo di 15 kJ/min.



Osservando il grafico possiamo affermare che l'energia cinetica media delle molecole di quella sostanza certamente aumenta negli intervalli. . .

Una bombola metallica contiene 3 kg di gas a temperatura ambiente e ad una pressione 5 volte superiore a quella atmosferica. Il rubinetto non è perfettamente chiuso, cosicché il gas lentamente esce.

Qual è la massa del gas che rimane nel cilindro dopo che il gas ha smesso di uscire?

Quale dei seguenti grafici rappresenta la relazione tra l'energia cinetica media K_med del moto di agitazione termica delle molecole di un gas perfetto e la sua temperatura assoluta T?

Una bombola d'aria utilizzata da un sommozzatore è riempita ad una pressione di 20 MPa, alla temperatura di 20°C. La valvola di sicurezza della bombola è tarata in modo da aprirsi quando la pressione raggiunge i 24.5 MPa.
La bombola, piena, viene lasciata al sole.

La valvola entrerebbe in funzione se la bombola raggiungesse una temperatura di ...

Quale, tra i grafici mostrati, rappresenta la relazione che sussite, in un gas perfetto, tra il valore medio dell'energia cinetica di una molecola, E_c, e la sua temperatura assoluta, T?

Una data massa di gas condensa a pressione atmosferica e a temperatura prossima a quella ambiente, e diventa liquida.
Quale coppia indica rispettivamente l'aumento approssimato della densità e la diminuzione approssimata della distanza intermolecolare?

Quale dei seguenti processi descrive una trasformazione isoterma reversibile di un gas perfetto?

I grafici qui riportati mostrano la relazione tra la pressione P e il volume V di una quantità assegnata di un gas perfetto che subisce una trasformazione termodinamica senza scambio di calore.

Quale di questi grafici meglio rappresenta la situazione?

In una stanza di dimensioni 8 m x 6 m x 4 m, è contenuta aria alla pressione di 1.013 x 10⁵ Pa e alla temperatura di 18°C. Si tenga presente che nell'aria, in prima approssimazione, l'80% delle molecole è d'azoto e il 20% d'ossigeno. Le masse molari dell'azoto e dell'ossigeno valgono rispettivamente M_N = 28 g mol^-1 e M_O = 32 g mol^-1. Si tratti l'aria come un gas perfetto.

Determinare le masse d'azoto e d'ossigeno contenute nella stanza.