Alessandro domanda:

Un apparecchio televisivo si rompe, facendo implodere il cinescopio. Se dentro era stato praticato il vuoto e se il volume del tubo televisivo è V, qual è il lavoro fatto dall'atmosfera esterna ( p=1 atm) nell'implosione?
Frequento il 5° anno del liceo scientifico, anche se il testo del problema è preso da compiti d'esame universitari, fornitici dall'insegnante.
Vi ringrazio per l'attenzione.
Alex

E io replico:

La risposta fulminea sarebbe: 0!

Ma vediamo di spiegarci meglio.
Escludiamo il lavoro di rottura dello schermo, che sarà stato fatto ad esempio da un martello. Escludiamo anche il lavoro speso nel mettere in vibrazione i bordi dello schermo. Rimane il lavoro fatto dall'aria contro... cosa? Nel cinescopio c'è il vuoto. L'aria si espande quindi liberamente, senza dover comprimere o spostare alcun vincolo. In un'espansione libera, di conseguenza, non si spende alcuna energia e non si compie lavoro.

La situazione è analoga a quella realizzata in un famoso esperimento da James Joule. Joule divise a metà con un setto un recipiente a tenuta stagna e fece il vuoto in una delle due metà. Quindi ruppe il setto. Nell'espansione che ne conseguì, variavano tanto la pressione che il volume del gas, mentre l'energia come abbiamo detto rimaneva costante. Joule osservò che, entro una precisione elevata, anche la temperatura rimaneva costante. Poté così stabilire sperimentalmente che in nun gas perfetto l'energia dipende soltanto dalla temperatura.