Aria compressa scalda

Testo

Quando comprimi rapidamente l’aria in una pompa da bicicletta, la pompa si scalda. Spiega in cinque righe in termini di lavoro, energia interna e tempi di scambio termico.

Soluzione

Compressione rapida ≈ adiabatica. La compressione avviene in una frazione di secondo: il gas non ha il tempo di scambiare calore con l’esterno, quindi $Q\approx 0$.

Primo principio. Con $Q = 0$ il primo principio $\Delta U = Q - L$ diventa $\Delta U = -L$. Il lavoro è fatto SUL gas ($L < 0$), perciò $\Delta U > 0$: l’energia interna cresce, la temperatura sale e la pompa scalda.

Confronto col caso lento. Se comprimessi lentamente, il gas cederebbe man mano calore all’ambiente (processo quasi isotermo) e resterebbe alla temperatura ambiente: nessun riscaldamento apprezzabile.

È lo stesso principio dell’accensione nei motori Diesel (Povey 2015).

$\ev{\text{compressione rapida}\approx\text{adiabatica}\to \Delta U > 0\to T\uparrow}$

Collegamenti

Argomenti: Termodinamica Concetti: Energia interna · Trasformazioni termodinamiche Oggetti: Gas ideale