Giovanni ha bisogno di un aiuto:
Un cilindro con pistone contiene una mole di gas perfetto (Cp,m = 5R/2). Il pistone può muoversi senza attriti, ma la presenza di due blocchi gli impedisce di alzarsi al di sopra di un certa altezza (corrispondente a un volume di 41,57 L). All' inizio il gas si trova alla temperatura di 500 K, poi gli si fornisce calore, molto molto lemtamente, fino a portarlo alla temperatura di 2000 K. Determinare il calore complessivo fornito al gas, il lavoro di volume in gioco e la variazione di entropia nella trasformazione.
Ecco il mio suggerimento:
Alla temperatura iniziale indicata e alla pressione atmosferica di 105 Pa, una mole di gas occupa un volume di 41,57 L, come si può determinare grazie all'equazione di stato dei gas perfetti. Il riscaldamento successivo non può fare aumentare ulteriormente il volume, a causa dei blocchi, perciò il riscaldamento avviene a volume costante. Se il calore specifico molare a pressione costante è 5R/2, quello a volume costante, che deve essere CV, m = Cp, m - R, vale 3R/2.
Stabilito ciò, è facile determinare il calore scambiato Q = CV, m ΔT = 19 kJ. Il lavoro di volume è evidentemente zero, poiché il volume non varia.
Quanto alla variazione di entropia, poiché la trasformazione è quasistatica, la si può determinare calcolando lungo la trasformazione stessa l'integrale:$$Delta S=int frac{dQ}{T}=intfrac{C_{V,,m},dT}{T}=C_{V,,m}cdotleft(ln T_f - ln T_iright).$$Si ottiene una variazione di entropia di 17 J/K.