Quiz — Il secondo principio della termodinamica

Question 1

In questa lezione, che cosa richiede la reversibilità globale di una trasformazione?

Accepted Answer

Che un ritorno possa ripristinare il sistema e tutto il suo ambiente esterno, senza lasciare alcun altro cambiamento.

Question 2

Un sistema chiuso cede 2 400 J a un termostato a 300 K. La sua variazione di entropia è ΔS = −6 J/K. Quali sono la sua entropia scambiata S_e e la sua entropia prodotta S_i?

Accepted Answer

S_e = −8 J/K e S_i = +2 J/K.

Question 3

Un calore Q = 1 200 J passa direttamente da un termostato a 600 K a un termostato a 300 K. Qual è la variazione di entropia totale dei due termostati?

Accepted Answer

+2 J/K.

Question 4

Perché un normale frigorifero non contraddice l'enunciato di Clausius?

Accepted Answer

Perché il trasferimento di calore dal freddo al caldo è accompagnato da un apporto di lavoro esterno.

Question 5

Un gas perfetto di n moli subisce un'espansione di Joule–Gay-Lussac dal volume v al volume V > v in un recipiente rigido e adiabatico. La rimozione della parete non modifica l'ambiente esterno. Quale bilancio è corretto?

Accepted Answer

Q = W = ΔU_gas = 0 e ΔS_tot = nR ln(V/v) > 0.

Question 6

Un motore bitermico funziona tra 600 K e 300 K e riceve Q_H = 1 000 J per ciclo. Qual è il valore massimo del lavoro fornito |W|?

Accepted Answer

500 J.

Question 7

Due sottosistemi di composizione fissata possono scambiare indipendentemente energia e volume in un insieme isolato. Che cosa si può dire del loro stato di equilibrio?

Accepted Answer

T_1 = T_2 e P_1 = P_2.

Question 8

Una macchina ciclica riceve i calori algebrici Q_k da termostati a T_k > 0 e scambia lavoro con una sorgente ideale. Quale affermazione rispetta la disuguaglianza di Clausius e le definizioni della lezione?

Accepted Answer

Σ_k Q_k/T_k ≤ 0; l'uguaglianza caratterizza la reversibilità globale, senza dimostrare la reversibilità locale.

Question 9

Come viene costruita l'entropia nella lezione a partire dall'uguaglianza ∮ δQ_rev/T = 0 sui cicli localmente reversibili?

Accepted Answer

Si definisce S(B) − S(A) mediante l'integrale di δQ_rev/T.

Question 10

Quale affermazione descrive correttamente la reversibilità locale?

Accepted Answer

Richiede di invertire ogni tappa di una successione di stati di equilibrio mediante una modifica infinitesima dei vincoli.

Question 11

Una trasformazione irreversibile collega due stati di equilibrio A e B, ma i suoi stati intermedi sono lontani dall'equilibrio. Quale affermazione è corretta?

Accepted Answer

La variazione di entropia ΔS può essere calcolata lungo un cammino localmente reversibile tra A e B, mentre S_e e S_i dipendono dal processo reale.

Question 12

Quale funzionamento è precisamente vietato dall'enunciato di Kelvin–Planck?

Accepted Answer

Compiere un ciclo il cui unico effetto è prelevare un calore Q > 0 da un unico termostato e fornire W = −Q all'ambiente esterno.

Question 13

Una compressione quasistatica è necessariamente localmente reversibile.

Accepted Answer

Falso

Question 14

Quale successione descrive il ciclo motore di Carnot di un gas perfetto, con tutti i rami localmente reversibili?

Accepted Answer

Un'espansione isoterma a T_H, un'espansione adiabatica reversibile, una compressione isoterma a T_C, poi una compressione adiabatica reversibile.

Question 15

Il secondo principio fissa il verso termodinamicamente ammissibile delle evoluzioni, ma non ne determina da solo la durata né i coefficienti di trasporto.

Accepted Answer

Vero