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Esercizi di termologia

Esercizi di termologia online, svolti e gratuiti

La termologia è quella branca della fisica che si occupa dello studio del calore e dei suoi effetti sulla materia.

Fanno parte della termologia la calorimetria (studio delle quantità di calore coinvolte in trasformazioni fisiche o in reazioni chimiche) e la termometria (misura delle temperature).

In questa pagina del sito vengono proposti alcuni esercizi di termologia.

La raccolta degli esercizi di termologia di seguito proposta è rivolta sia agli studenti universitari delle facoltà scientifiche che agli studenti di licei ed istituti tecnici.

Ti mettiamo inoltre disposizione una calcolatrice online e gratuita utile per svolgere i calcoli degli esercizi: calcolatrice scientifica.

Esercizi di termologia

1.

Quanto calore occorre per riscaldare 1,5 l di acqua che si trova a temperatura ambiente (20°C) fino a portarla alla temperatura finale di 80 °C?

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: esercizio sulla legge fondamentale della termologia.

2.

Qual è la quantità di calore necessaria per portare 60 g di piombo da 20°C a 300°C?

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: quantità di calore per riscaldare 60 g di piombo.

3.

Quanti joule e quanti kilojoule sono necessari per aumentare di 20°C la temperatura di 1 g di acqua ?

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: joule necessari per riscaldare l'acqua.

4.

Quanto calore bisogna fornire per fondere completamente un cubetto di ghiaccio il cui lato misura 1 dm?

Si sappia che il calore latente di fusione dell'acqua è pari a 335,2 KJ/kg.

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: calcolo del calore necessario per fondere un cubetto di ghiaccio.

5.

Le pareti di un edificio sono costituite in cemento (λ = 1.1 W/(m∙°C) ); il loro spessore è di 20 cm mentre la superficie totale è di 300 m2.

Sapendo che la differenza di temperatura fra la superficie interna ed esterna è di 15 °C, qual è la quantità di calore scambiata in un giorno?

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: calcolo del calore scambiato tra due pareti a differente temperatura.

6.

Alla temperatura di 0°C viene misurato lo spigolo di un cubo di ferro che risulta lungo 50 cm.

Quale sarà il volume del cubo in seguito al riscaldamento dello stesso fino ad una temperatura di 350°C?

Quale la variazione volumica in percentuale?

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: variazione volumica percentuale.

7.

Determinare lo spessore di una parete costituita da mattoni refrattari (λ = 1 kcal/(h m °C)) sapendo che essa è larga 4 m ed alta 6 m e che la superficie interna si trova a 28°C mentre quella esterna è a 4°C, se si vuole che il flusso termico areico non superi i 100 W/m2.

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: calcolo dello spessore di una parete.

8.

Lo specchio di un telescopio astronomico posizionato in cima ad un alto monte, ha un diametro di 5 m.

Poiché tale ambiente è caratterizzato da un'escursione termica che può andare da -10°C a + 50°C calcolare la massima variazione del diametro dello specchio.

λvetro = 3,2 · 10-6 °C-1

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: variazione massima del diametro di uno specchio.

9.

Calcolare la potenza termica scambiata tra una finestra di vetro e l’esterno sapendo che la temperatura intera è di 20°C mentre la temperatura esterna è -5°C e la superficie della finestra è di 0,60 m2.

Si sappia che la conducibilità termica del vetro è pari a λe  = 23,26 W/(m∙K).

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: calcolo della potenza termica.

10.

Un parallelepipedo di ferro di dimensioni rispettivamente 10 cm, 20 cm e 30 cm viene portato tramite un forno alla temperatura di 520°C.

Sapendo che la misurazione dei suoi spigoli è avvenuta alla temperatura di 20°C, determinare la variazione di volume ed il volume finale del solido.

Si sappia che il coefficiente di dilatazione lineare del ferro è pari a λ = 12 ∙ 10-6 °C-1.

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: dilatazione termica di un parallelepipedo in ferro.

11.

Le rotaie di un binario ferroviario sono costituiti da assi lunghi 12 m (misurati alla temperatura di -18°C) e tra un asse e l’altro è presente un’intercapedine di 0,75 cm necessario alla dilatazione delle stesse.

Alla temperatura di 32° si osserva che i due assi occupano interamente l’intercapedine fino a toccarsi.

Determinare di che materiale sono composte le rotaie.

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: dilatazione della rotaia di un binario.

12.

Si hanno a disposizione 30 cm di mattoni e 5 cm di polistirolo XPS per costruire una parete isolante termica.

1) Quale delle due soluzioni è la migliore?

2) Se invece si mettono in serie i mattoni con 10 cm di polistirolo dello stesso tipo quale resistenza termica si ottiene?

Si sappia che per i mattoni λ = 0,90 W/(m·K) e per il polistirolo λ = 0,040 W/(m·K).

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: esercizio sulla resistenza termica.

13.

Quanto calore è necessario per fondere un blocco di ghiaccio di 10 kg che si trova ad una temperatura di -10°C ed avere acqua liquida alla temperatura di 60°?

Si sappia che:

calore specifico del ghiaccio = 2260 J/kg;

calore latente di fusione dell'acqua = 335,2 KJ/kg

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: calore necessario per fondere il ghiaccio.

14.

Un blocco di ferro di massa 500 g ed alla temperatura iniziale di 145,0 °C viene immerso in 250 g di acqua alla temperatura di 20,0 °C.

Sapendo che non ci sono dispersioni termiche, calcolare la temperatura di equilibrio che raggiunge il sistema.

Calore specifico del ferro = 452 J/(kg ·°C)

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: calcolo della temperatura di equilibrio.

15.

Un blocco di 12 kg di alluminio alla temperatura di 420 K è immerso in una vasca che contiene 30 L di acqua alla temperatura di 303 K.

Determina la temperatura di equilibrio raggiunta dall'alluminio e dall'acqua. Trascura ogni forma di dispersione termica.

Si sappia che il calore specifico dell'alluminio è pari a 880 [J/kg°K] mentre il calore specifico dell'acqua è pari a 4186 [J/kg°K].

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: temperatura di equilibrio raggiunta dall'alluminio e dall'acqua.

16.

Una bacchetta di rame ha un diametro di 10 cm e alla temperatura di 20°C si incastra perfettamente, attraverso un foro, in una lamina di ottone.

Se la temperatura sia della bacchetta che della lamina viene portata a 1540 °C, la bacchetta sarà ancora perfettamente aderente al foro?

E se no valutare l'ampiezza dell'eventuale fessura che si crea tra la bacchetta ed il bordo del foro.

Si sappia che:

λrame = 1,7 · 10-5 °C-1

λottone = 1,9 · 10-5 °C-1

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: esercizio sulla dilatazione termica lineare.

17.

Un blocco di ghiaccio di massa 500 g ed alla temperatura di 0°C viene immerso in una pentola contenente 500 g di acqua bollente a 100 °C.

Determinare lo stato finale del sistema e la temperatura raggiunta.

Calore latente di fusione dell'acqua = 335,2 KJ/kg

Lo svolgimento dell'esercizio lo trovi qui: esercizio sull'equilibrio termico.

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