TERMOLOGIA

  1. Un proiettile di piombo, avente velocità v = 200 m/s, penetra in un bloccodi legno e si ferma. La temperatura iniziale del proiettile vale 20 °C.Ammettendo che l'energia persa dal proiettile provochi un aumento di temperatura del proiettile, quanto vale la temperatura finale ? Quale dovrebbe essere la velocita del proiettile per aumentare la sua temperatura fino araggiungere la temperatura di fusione del piombo (ossia 327 °C) ?) Il calorespecifico del piombo vale cp = 130 J/kg°.) (R: 174 °C, 282 m/s)
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  1. Uno scaldabagno contiene 60 litri di acqua a 20 °C ed è caratterizzato da una potenza di 2,0 kW. Calcolare la temperatura dell'acqua dopo che l'apparecchio è stato acceso per 50 minuti. (R: 44 °C)
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  1. Un palloncino pieno d'acqua,lasciato cadere da grande altezza, subisce un urto anelastico con il suolo,cosicché il liquido contenuto al suo interno si riscalda. Nell'ipotesiche la massa dell'involucro sia trascurabile e che tutto il calore sviluppato nell'urto sia assorbito dall'acqua, calcolare l'altezza da cui deve cadere il palloncino affinché la temperaturadell'acqua possa aumentare di 2 °C (R: 853 m)
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  1. Determinare quanto calore è necessario fornire ad un blocco di rame avente massa m = 400 g per fonderlocompletamente, partendo dalla temperatura ambiente (T0 = 20 °C). (cCu = 385J/kg°C ; λf = 51 213500 J/°C; Tf = 1085 °C) (R: 250 MJ)
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  1. Una sfera d'acciaio di 1.5 kg non penetra in un foro circolare praticato in una lastra di alluminio di 850 g perché il suo raggio è maggiore dello 0.1% di quello delforo. Se la sfera e la lastra mantengono sempre la stessa temperatura, quantocalore deve essere erogato a entrambe, perché possa passare attraverso il foro? (R: 130 kJ)
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  1. L'azoto liquido alla pressione di 1 atm bolle a -195.8 °C. Una moneta d'argento di massa 15 g e temperatura 25 °C viene fatta cadere nel liquido bollente. Quanto azoto evapora ? (R: 3.9 g)
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  1. Un pendolo semplice si può schematizzare con una massa collegata a un estremo di un sottile filo diottone. Il pendolo ha un periodo di 2,0000 s. Se la temperatura del pendolo aumenta di 140 °C, aumenta, di conseguenza, anche la lunghezza del filo.Calcola il periodo del pendolo riscaldato. (R: 2.0027 s)
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  1. Il bulbo di un termometro di vetro contiene 45 mm³ di mercurio. Quando il mercurio si scalda,si dilata e risale lungo un capillare di raggio 0.017 mm. La dilatazione termica del vetro è trascurabile. Calcola quanti mm il mercurio sale nel capillare per una variazione di temperatura di 1 °C. (R: 9 mm)
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  1. Per riscaldarel'acqua di uno scaldabagno da 18 °C a 38 °C occorrono 45 minuti,utilizzando una sorgente di calore che ha la potenza di 3000 W, ma un rendimento dell' 80% perché il 20% dell'energia fornita si disperde nel riscaldamento del contenitore e dei tubi. Calcolare quanta acqua contienelo scaldabagno.() R: 77.4 l)
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  1. Determinare quanto calore è necessario fornire ad unblocco di rame avente massa m = 400 g per fonderlo completamente, partendo dalla temperatura ambiente (ti = 20 °C). (R: 250 kJ)
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  1. Una lampadina spenta è allatemperatura di 20°C. Il suo filo di tungsteno è lungo 2 cm. Dopo l'accensioneil filo raggiunge una temperatura di circa 2000 °C. Calcola l'allungamento percentuale del filo quando la lampadina è spenta. R: 0.9%
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  1. Un fornello da campeggio consuma 140 g/l di propano e ha un'efficienza del 60% nel trasferire il calore a una pentola posta sopra di esso. Quanto tempo impiegherà a portare 750 g d'acqua da 15 °C alla temperatura di ebollizione di 100 °C ? (R: circa 4 minuti)
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  1. Versi 500 g di piombo fuso a 328 °C in una cavità ricavata in un grande blocco di ghiaccio a 0 °C. Quanto ghiaccio si fonde ? R: 100 g
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  1. Un forno industriale è costituito da pareti di mattoni refrattari dello spessore di 20 cm aventi conduttività termica pari a λ1 = 1.0 W/mK. La superficie esterna del forno deve essere coibentata con un materiale con conduttività termica λ2 = 0.05 W/mK. Determinare lo spessore dell'isolamento necessario per limitare il flusso termico specifico disperso dalle pareti al valore di 900 W/m² quando la temperatura interna del refrattario è t1= 930 °C e quella esterna dell'isolante vale t3 = 30 °C. Determinare inoltre la temperatura t2 all'interfaccia tra i due materiali
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  1. Si consideri una parete piana con base 10 m, altezza 3 m e spessore 12 cm, delimitante un vano abitativo realizzata in un calcestruzzo con conduttività termica pari a 1.4 W/(m°C). Sia pari a 25°C la temperatura interna del vano e pari a 10° C la temperatura dell'ambiente esterno. Inoltre, si supponga di ricoprire la superficie interna della parete con un sottile rivestimento di legno di balsa, avente spessore 10 mm e caratterizzato da conduttività ter mica pari a 0.055 W/(m°C). Determinare la potenza termica che attraversa la parete.
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  1. A seguito di un aumento della temperatura di 32 C°, un barra con una crepa al suo centro si piega verso l'alto come in figura. La lunghezza iniziale L0 è 3,77 m e il coefficiente di dilatazione lineare della barra è 25 × 10‒61/C°. Trova la deformazione x del centro.
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  1. La Figura mostra una barra composta di lunghezza L = L1 + L2 di due materiali diversi. Un materiale ha lunghezza L1 = 20 cm e coefficiente di dilatazione lineare λ1= 2 x 10-5 1/K , l'altra ha lunghezza L2 = 80 cm e coefficiente di dilatazione lineare λ2. Ad un aumento della temperatura di 50°C la lunghezza totale della barra è aumentata di 1 mm. Determina il coefficiente di dilatazione lineare λ2 .
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  1. La febbre è la reazione del corpo a una infezione: l’aumento di temperatura interna ha lo scopo di uccidere gli invasori. Un compagno pesa 75 kg e durante un’influenza la sua temperatura corporea aumenta di circa 4 °C. Stima di quanto aumenta il volume della massa corporea in litri considerando il coefficiente di dilatazione volumica medio pari a 300·10-6 1/K e la densità media di 985 Kg/m³
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  1. Uno dei sensori di temperatura più semplici è quello che si trova nei comuni scaldabagno per l’acqua calda. Si tratta di una lamina composta da due metalli sovrapposti e saldati: con la variazione di temperatura i due metalli si espandono in modo differente, causando la curvatura della lamina, che, agendo da interruttore, spegne o accende il riscaldatore dell’acqua. Una delle coppie che viene utilizzata è quella ottone-ferro (19·10-6 1/K, 12·10-6 1/K) . Le lamine hanno la stessa lunghezza a 20 °C (10 cm) . L’acqua in uno scaldabagno raggiunge facilmente i 70 °C. Determina la differenza tra le lunghezze delle facce della lamina.
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  1. In una stanza si mantiene la temperatura a 20 °C mentre quella esterna è di 8 °C. La finestra della stanza ha le dimensioni di 80 cm x 90 cm, il vetro è spesso 0,60 cm e ha conducibilità termica di 0,90 W/mK. Quanto vale la quantità di calore che fuoriesce al minuto?
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