C&N:  ___-___-08  Clas_4___LST
Corregge: p:           e:          voto:

Dati in UI Unità Internazionali. Da riconoscere e usare nel seguito.

  coeff
dilataz		 calore
specifico		 coeff
condu-
cibilità
termica		 potere

calorifico,

 o calorico

 densita'
di massa
aria secca a 0°C, 1 atm 3,6*10-3 1005 0,024   1,29
acqua   4180     998 20°C
polistirolo     0,027    
alluminio λ 24*10-6 896  20°C 207    
acciaio λ 11*10-6 450  20°C 70    
zucchero       3900 kcal/kg  

1 kcal = 4180 J.  1 GW (gigawatt) = 109 W. Il Sole dista dalla Terra circa 150*109 m. Il flusso di energia solare che arriva sulla Terra, su 1 m2 (perpendicolare ai raggi), vale circa 1,5 kW. Costante di Stefan  σ= 5,68*10-8.

746 La dilatazione termica dell'acqua liquida e' anomala, in quanto    
diminuisce di volume da 0 a 4 °C   1
746 Quando energia raggiante EI incide su una lastra, si distinguono poi 3 parti   5
  ER  riflessa, EA assorbita, ET trasmessa 3  
Definizione di: potere riflettente r di una superficie    
r=  ER/EI  rapporto tra energia riflessa e energia incidente 2  
746 Legge irraggiamento termico, che grandezza fornisce?  (1) UM: W/m2    (2) Parole: 1 2
densità di flusso di en emesso dalla superficie, o potenza all'unità di area

 

 1  
  Formula di trasformazione-equivalenza da gradi Fahrenheit a Celsius.  °C =
(a) (9/5)(°F-32) (b) (9/5)(°F+32) (c) (5/9)(°F-32) (d) (5/9)(°F+32)  
(e) (9/5)°F - 32 (f) (9/5)°F + 32 (g) (5/9)°F - 32 (h) (5/9)°F + 32 (i) nessuna
  2
  Per ridurre la dipendenza delle misure di temperatura dalla sostanza termometrica, conviene usare: (a) Un solido metallico, in quanto per loro la dilatazione e' una funzione esattamente lineare della temperatura. (b) I solidi metallici ad alto coefficiente di dilatazione termica. (c) Un liquido molto volatile come l'alcool. (d) Un liquido a bassa viscosita' come il mercurio. (e) un qualsiasi gas rarefatto e lontano dalle condizioni di liquefazione. (f) Un gas monoatomico, come i gas rari. (g) Nessuna   2
  Un  pezzo di ferro (corpo A) di 500 g, di temperatura iniziale 100 °C, viene immerso in 2 kg di acqua (corpo B) a 20 °C per 5 secondi, poi vengono separati. Non ci sono altri scambi di calore, se non tra A e B.
(a) ∆TA = ∆TB (b) ∆TA = 4(∆TB) (c) ∆TA = (DTB)/4  
(d) ∆TA = - ∆TB (e) ∆TA = - 4(∆TB) (f) ∆TA = - (DTB)/4 (g) nessuna
  2
  Secondo la legge di Stefan-Boltzmann (legge dell'irraggiamento termico), la potenza termica irraggiata e' proporzionale a quale potenza della temperatura assoluta?
(a) T1 (b) T2 (c) T3 (d) T4 (e) T5 (f) T6  
(g) T-1 (h) T-2 (h) T-3 (i) T-4 (l) T-5 (m) T-6 (n) nessuna
  2

 

∆V=kV0∆T

Scrivere

significato

grandezze

 

 Legge di dilatazione termica volumica 0,5 2,5
∆V incremento di volume 0,5  
k   coefficiente di dilatazione termica volumica  0,5  
V0  volume iniziale 0,5  
∆T incremento di temperatura 0,5  
  Ricavare k con i passaggi algebrici (formula inversa)

 

 

 

   2
Q=cM∆T Q calore assorbito dal corpo 0,5 2
c   calore specifico  0,5  
M  massa del corpo 0,5  
∆T incremento di temperatura 0,5  

 

10 Il metabolismo basale di un umano femmina, cioe' l'energia necessaria per vivere fermi, e' circa di 1200 kcal al giorno. Quanto zucchero occorre mangiare per ottenerla?

 

 

 2
20
La corrente del Golfo trasporta 108 m3/s di acqua calda verso il nord Europa (circa, in media), dove cede calore, diminuendo la temperatura di circa 10 °C. (a) La quantita' di calore ceduta al secondo. (b) Il numero di centrali termiche da 1 GW necessarie per fornire la stessa potenza.

Frml: Q=cM∆T  M=dV

Appl:

 

 

 

 

(b)

 

 5
30
Rotaia d'acciaio lunga 30 m. D'inverno la sua T minima e' -20 °C, d'estate, al sole, 80 °C. Quanto varia di lunghezza tra questi 2 stati estremi?

Frml: ∆L=λ*L0*∆T

Appl:

 

 3
40
Un coperchio di una pentola d'acqua che bolle e': spesso s= 2 mm, raggio r= 13 cm, di alluminio; temperatura faccia esterna 85 °C; T faccia interna 100 °C. (a) Quantita' calore Q che transita in 1 minuto. (b) Flusso di calore
 

Frml:

  A    
 I= g
∆T   Q=I ∆t   A= p r2 
  L    

Appl: A= 0,0531 m2. Tb: h=207 UI, cioe' W/(m°C), non (kcal/ora)/(m°C)!

Q= 4946265 J  (= 1183,32 kcal)

 

 

 

 

 

(b) I= 82437,75 W  (=70999,02 kcal/ora)

 

 4
46 Quant'e' la potenza radiante solare, cioe' il flusso di energia emessa dal sole?

 

 

 

 3
41
(a) Quanto vale la resistenza termica di una casa progettata per non avere bisogno del riscaldamento, ma essere sufficiente il calore animale degli abitanti, stimato 500 kcal a persona nelle 24 ore. Tali case esistono, non e' ipotetico. Casa = stanza 6x4x2,5 m.  Temperatura interna 7 °C, T esterna -20 °C. (b) Che spessore dovrebbero avere le pareti ipoteticamente fatte di polistirolo?

Frml:

Appl: 

 

 

 4
21
Quanto tempo deve rimanere accesa una lampada da 100 W per riscaldare l'aria di una stanza 6x4x2,5 m di 1 °C? Supponendo il solo scambio termico rilevante sia quello lampada-aria.

Frml: V=abc  Q=cM∆T M=dV  Q=Pt  

Appl: V= 6*4*2,5 = 60 m3   M=dV=1,29 kg/m3 *60 m3  = 77,4 kg.   c=1005 UI

Q= 77787 J

t=777,87 s 

 5
41 Legge della conduzione termica (di Fourier). (Valutazione maggiore se con le aggiunte spiegate in classe: resistenza termica, ecc ...).

 

 

 

 

 

 

 4

 

Avviso: incremento =variazione, si puo' scrivere l'uno per l'altro.

 

C'e' chi sbaglia a scegliere i dati tabellari

Vatteroni confonde il coefficiente di dilatazione con il coefficiente di conducibilita' termica.

 

C'e' chi pensa che la dilatazione volumica sia solo dei solidi.

La dilatazione volumica e' sia dei solidi che dei liquidi che dei gas.

 

Q=I ∆t   ∆t  non e' "unità di tempo"

 

Approssimazione numerica

r= 13 cm. Senza nessuna altra indicazione, significa che il valore e' preciso al centimetro. Siccome voglio fare i conti in UI r= 13 cm = 0,13 m

A= p r2 = 3,14*0,132 = 0,053066 m2  a questo punto come deve essere arrotondato? R: al cm! cioe' 0,xxxx: 0,053066 = 0,05301

 

Errori

Acerchio= 2pr2 Venturini Caruso Antognetti Giarelli Alberti

Acerchio= pr   Nicolini

kcal/h non e' UI (Unita' Internazionale). Lo è J/s.

Molti hanno inteso il coefficiente di conducibilita' termica in kcal/ora, e non in UI.

 

Valutazione

30 punti per il 7