V = cost
1 2
u
TUTORATO DEL 29/11/2019
Esercizio da altra fonte
Un serbatoio rigido, contenente azoto a 140 bar e 20°C, è collegato attraverso una valvola ad una turbina adiabatica
che aziona un alternatore della potenza di 75 W; la pressione nella sezione di ingresso della turbina è mantenuta
costante a 7 bar da un regolatore di pressione che opera una trafilazione sul fluido e l’azoto è scaricato dalla turbina a
1 bar.
Determinare il volume del serbatoio necessario per assicurare il funzionamento dell’alternatore per 1 h; si supponga
che il il serbatoio si mantenga isotermo a 20°C. Valutare inoltre l’entropia generata nel processo.
Es.1 Tema del 16/2/2018
In un contenitore rigido di volume 12 litri è presente una miscela gassosa alla pressione di 30 bar in equilibrio termico
con l’ambiente esterno. La miscela, costituita dai gas A (
´
MA
= 20 kg/kmol) e B (
´
MB
= 48 kg/kmol), è caratterizzata dal
rapporto tra le moli di A e di B è pari a 2.
A causa di un difetto di tenuta di una valvola, la miscela lentamente trafila verso l’ambiente esterno a temperatura e
pressione costanti (25°C, 1 bar) e dopo un certo intervallo di tempo la massa della miscela nel contenitore si è ridotta
del 30%.
Nell’ipotesi che il processo avvenga a temperatura costante, assumendo la miscela ideale di gas ideali, trascurando le
variazioni di energia cinetica e potenziale, determinare la pressione
pf
della miscela residua all’interno del
contenitore, la quantità di calore scambiata con l’ambiente esterno e l’entropia complessivamente generata.
Es.1 Tema del 17/2/2017
Il serbatoio in figura, di volume costante V = 20 litri, contiene acqua nello stato liquido e vapore in equilibrio termico e
barometrico alla pressione p1 = 5 bar. La massa iniziale di liquido è M 1,L = 2 kg. Dal serbatoio è
spillato vapore, e per mantenere la pressione interna costante è fornito calore; il processo
termina nello stato 2 all’esaurimento della fase liquida. Determinare la massa M spillata e laM spillata e la
quantità di calore Q1-2 fornita.
La massa di vapore spillata è utilizzata per realizzare un processo di umidificazione alla pressione
pa mb = 1 bar. A questo scopo, alla pressione pamb la temperatura del vapore deve raggiungere il
valore prefissato di 130°C (stato 3). Ipotizzando che per il solo stato 3 il comportamento del
vapore sia assimilabile a quello di un gas ideale, determinare in valore e segno la quantità di
calore Qu-3 che deve essere scambiata con la massa spillata per garantire il valore prefissato di
temperatura.
Es.1 Tema del 14/9/2018
Una mole di gas caratterizzato da una molecola monoatomica di massa molare
´
M
= 2 kg/kmol è contenuta in un
contenitore rigido. Nello stato 1 il gas è in equilibrio termico e barometrico con l’ambiente esterno alla temperatura e
pressione costanti T0 = 25 °C, p0 = 80 kPa. Nel dispositivo è introdotta una portata in massa dello stesso gas, disponibile
a temperatura e pressione costanti, Te = T1 e pe = p0 2, sino al raggiungimento nello stato 2 dell’equilibrio barometrico
(p2 = pe ). Determinare la temperatura T2 ipotizzando il processo adiabatico.
In seguito, mantenendo costante la massa all’interno del dispositivo, il gas raggiunge lo stato 3 in equilibrio termico
con l’ambiente esterno. Determinare la pressione p3.
Determinare infine l’entropia complessivamente generata.
