Azoto riscaldato in un cilindro rigido

Testo

$20\ \text{mol}$ di azoto (biatomico) in un contenitore rigido di $1\ \text{m}^3$ vengono riscaldate da $T_A = 300\ \text{K}$ a $T_B = 320\ \text{K}$. Quanto calore bisogna fornire?

Soluzione

Impostazione. Il contenitore è rigido: il volume non cambia, quindi il gas non compie lavoro e nemmeno l’atmosfera è coinvolta: $L_\text{gas} = 0, \qquad L_\text{atm} = 0$

Primo principio. Con $L_\text{gas} = L_\text{atm} = 0$ tutto il calore va in energia interna: $Q = \Delta E_\text{int} = \frac{f}{2}\, n R\, (T_B - T_A)$

Dati. Azoto biatomico $\Rightarrow f = 5$; $n = 20\ \text{mol}$; $\Delta T = T_B - T_A = 20\ \text{K}$.

Sostituzione numerica. $Q = \frac{5}{2}\cdot 20\cdot 8{,}31\cdot 20 = 4155\ \text{J}$

$\ev{Q \approx 4155\ \text{J}}$

Nota: $Q$ non dipende dal volume del contenitore; non c’è alcun lavoro perché il volume non cambia.

Collegamenti

Argomenti: Termodinamica Concetti: Primo principio della termodinamica · Energia interna Oggetti: Gas ideale